স্নাতকোত্তর শেষ করার পর তিনি স্ট্যানফোর্ড ইউনিভার্সিটিতে পিএইচডি প্রোগ্রামে ভর্তি হন। বসন্তকালীন পিএইচডি অরিয়েন্টেশনের সময় সার্জে ব্রিনের সাথে ল্যারি পেজের দেখা হয়। তখন থেকেই তাঁরা বন্ধু হয়ে যান। দুই বন্ধু মিলে পেজ র‌্যাংক অ্যালগরিদম উদ্ভাবন করেন। কম্পিউটার বিজ্ঞানে পিএইচডি করার সময় তিনি ওয়ার্ল্ড ওয়াইড ওয়েবের গানিতিক বিষয়গুলো নিয়ে গবেষণা করেন। ওয়ার্ল্ড ওয়াইড ওয়েবের বিশাল লিংক ভান্ডার এবং কনটেন্ট নিয়ে তিনি এবং সার্গেই ব্রিন গবেষণা প্রোজেক্ট করেন, যার নাম দেন ব্যাকরাব (BackRub)।