吴军博士于2002年加入Google公司。在Google，他和Amit Singhal（Google院士，世界著名搜索专家）、Matt Cutts（Google反作弊官方发言人）等三位同事一起开创了网络搜索反作弊的研究领域，并因此获得Google工程奖。2003年，他和Google全球架构的总工程师朱会灿博士等共同成立了中日韩文搜索部门。吴军博士是当前Google中日韩文搜索算法的主要设计者。在Google期间，他还领导了许多研发项目，包括许多与中文相关的产品和自然语言处理的项目，并得到了当时公司首席执行官埃里克·施密特和创始人谢尔盖·布林的高度评价。此外，他还在谷歌黑板报上发表了《数学之美》系列博客。

吴军博士在国内外发表过数十篇论文，并获得和申请了十余项美国和国际专利。他于2005年起，当选为约翰·霍普金斯大学计算机系董事会董事。2007年起担任风险投资基金中国世纪基金的董事。

2010年，吴军博士离开Google，加盟腾讯公司，担任负责搜索业务的副总裁。并担任国家重大专项“新一代搜索引擎和浏览