Pada Mulanya, Pichai bekerja dalam bidang kejuruteraan dan pengurusan produk di syarikat Applied Materials Inc. Beliau juga prnah berkhidmat dalam syarikat McKinsey & Company sebelum berhijrah ke Google.

Google

Pichai menyertai Google pada tahun 2004, di mana beliau mengetuai bahagian pengurusan produk dan inovasi. Pichai telah diumumkan sebagai Ketua Pegawai Eksekutif yang akan datang Google pada 10 Ogos 2015.Beliau akan melangkah ke kedudukan baru apabila selesai pembentukan Alphabet Inc., konglomerat yang baru bagi keluarga syarikat Google.