谷歌于2009年启动了对无人驾驶技术的研究。通过安装了24个传感器的雷克萨斯RX450h汽车，谷歌已完成了约70万英里的无人驾驶里程。2012年8月，谷歌上一次公布的这一数据为超过30万英里。谷歌表示，在无人驾驶模式下，这一技术还没有导致过任何交通事故。
谷歌约1年前开始专注于城市道路的无人驾驶，因为大部分用户在城市中生活及开车。谷歌表示：“如果我们希望取得有意义的进展，推动无人驾驶汽车成为现实，那么在城市中的行驶非常重要。”
为了处理复杂的城市路况，谷歌升级了无人驾驶汽车的软件，加入了更多类型的对象，例如行人和自行车骑行者，使汽车能够发现这些对象并做出相应的反应。目前，车载传感器能对突然出现的道路信号，例如十字路口交警举起的“停止通行”指示牌进行“阅读”。
谷歌加入了数千种新的行驶场景。因此，无人驾驶汽车能识别这些情况，从而了解在现实道路上发生了什么，应当如何做出适当的反应。谷歌表示，如果另一辆汽车正在高速接近十字路口的停车线，谷歌的计算机将计算该车辆正常停下、急刹车，或闯红灯的可能性。
此外谷歌还表示，无人驾驶汽车采用了具有防御性的驾驶习惯，因此会避免出现在其他车辆的盲区，同时远离重型卡车和大量摩托车。此外在红绿灯前，无人驾驶汽车在红灯变绿后仍会停止1.5秒时间，以免有人闯红灯。
谷歌已经在YouTube上发布一段视频，展示无人驾驶汽车在加州山景城的行驶情况。
为了使无人驾驶汽车能够上路行驶，谷歌目前仍面临大量法律和监管障碍。此外，谷歌还需要处理更复杂的路况，例如更复杂的交叉道口和道路修建区域。谷歌表示，另一些驾驶场景也较为复杂，例如十字路口的四向停车线和变道并线等。
谷歌无人驾驶汽车项目主管克里斯·乌尔姆森(ChrisUrmson)表示：“我们仍有许多问题需要解决。不过我们目前已经可以自动处理两年前对我们来说非常困难的数千种道路路况。”