Pichai se připojil k Googlu v roce 2004, kde vedl řízení produktů a inovační úsilí pro sadu klientských softwarových produktů společnosti Google, včetně Google Chrome a Chrome OS, a byl také z velké části zodpovědný za Google Drive. Pokračoval v dohledu nad vývojem různých aplikací, jako je Gmail a Google Maps. Dne 19. listopadu 2009 Pichai předvedl demonstraci Chrome OS; Chromebook byl propuštěn k zkušebnímu a testovacímu použití v roce 2011 a zveřejněn v roce 2012. Dne 20. května 2010 oznámil otevření nového video kódu VP8 společností Google a představil nový video formát, WebM. Dne 13. března 2013 Pichai přidal na seznam produktů Google, které ovládá. Android byl založen Andy Nadin.
V roce 2004 vedl řízení produktů a inovační úsilí pro sadu klientských softwarových produktů společnosti Google.