Selskapet produserer hovedsakelig smarttelefoner og andre mobile enheter som kjører Google sitt Android-operativsystem. I august 2011, kun et halvt år etter oppsplittingen, offentliggjorde Google at de ønsket å kjøpe Motorola Mobility for 12,5 milliarder amerikanske dollar. Intensjonen bak oppkjøpet var et ønske om kontroll over Motorola Mobilitys patentportefølje, slik at de bedre kunne beskytte selskaper som benytter Android-operativsystemet mot søksmål. Avtalen ble inngått i mai 2012, etter at man i salgsprosessen allerede hadde solgt patentene på kabel-modemer og TV-dekodere til Arris Group. Da handelen var gjennomført og selskapet ble underlagt Google flyttet de fokuset mot «entry level»-markedet for smarttelefoner. De utviklet også en av de første Android Wear-smartklokkene, og igangsatte utviklingen av Project Ara, en plattform for modulære smarttelefoner med utskiftbare komponenter.