ในแต่ละการทดสอบที่ล้มเหลวในการค้นหาจำนวนที่มีค่าตรงกันจะเป็นกรณีที่มีจำนวนการทำงานมากที่สุด โดยถ้า "N" เป็นจำนวนคี่จะแบ่งช่วงย่อยเป็น ("N"-1)/2 และถ้าเป็นจำนวนคู่จะแบ่งเป็นช่วงละ "N"/2-1 และ "N"/2

ถ้าจำนวนแถวลำดับตอนเริ่มต้นเท่ากับ "N" จะถูกแบ่งเป็นประมาณ "N"/2 แล้วแบ่งเป็น "N"/4 แล้วเป็น "N"/8 ไปเรื่อยๆ โดยในกรณีที่แย่ที่สุดเกิดเมื่อค่าที่ต้องการไม่อยู่ในแถวลำดับ จะทำการคำนวณ ⌊log2(N)+1⌋ ครั้ง เมื่อเราเปรียบเทียบกับการค้นหาเชิงเส้น พฤติกรรมการทำงานของกรณีแย่ที่สุดของแต่ะมันจะเป็น "N" เราจะเห็นได้ว่าการค้นหาแบบทวิภาคจะเร็วกว่าในกรณีที่ความยาวของแถวลำดับเป็น "N" ยกตัวอย่างเช่น ถ้าจะค้นหาในรายการที่มีจำนวนสมาชิกล้านตัวมันจะทำการวนซ้ำประมาณล้านรอบสำหรับการค้นหาแบบเชิงเส้น แต่มันจะไม่มากกว่า 20 ครั้งสำหรับการค้นหาแบบทวิภาค แต่อย่างไรก็ตามการค้นหาแบบทวิภาคก็ต้องค้นหาได้ในเพียงแถวลำดับที่มีการเรียงลำดับแล้ว