Biên dịch sẽ chuyển đổi toàn bộ chương trình sang mã máy, rồi chứa kết quả vào đĩa để có thể thi hành về sau. Chương trình ngôn ngữ cấp cao được chuyển đổi được gọi là chương trình nguồn (source program) và chương trình ngôn ngữ máy được tạo ra được gọi là chương trình đối tượng (object program) hoặc mã đối tượng (object code). Khi người dùng muốn chạy chương trình, chương trình đối tượng sẽ được nạp lên bộ nhớ chính của CPU và các chỉ thị của chương trình sẽ được thi hành. Khi được hướng dẫn bởi các chỉ thị của chương trình, CPU sẽ truy xuất dữ liệu và tạo ra các kết quả. Trình biên dịch sẽ kiểm tra cú pháp chương trình, thực hiện các phép kiểm tra logic và đảm bảo các dữ liệu sắp được sử dụng trong các phép so sánh, tính toán đã được định nghĩa một cách hợp lý ở một nơi nào đó trong chương trình. Một chức năng quan trọng của trình biên dịch là nó sẽ tạo ra một danh sách lỗi của tất cả mệnh đề trong chương trình vi phạm cú pháp của ngôn ngữ. Danh sách này giúp lập trình viên dễ dàng sửa đổi chương trình.
Biên dịch (compiler) được thực hiện qua hai bước:
- Duyệt, kiểm tra, phát hiện lỗi, kiếm tra tính đúng đắn của các câu lệnh trong chương trình nguồn;
- Dịch toàn bộ chương trình nguồn thành một chương trình đích có thể thực hiện trên máy và có thể lưu trữ để sử dụng lại khi cần thiết.
Như vậy, trong thông dịch, không có chương trình đích để lưu trữ, trong biên dịch cả chương trình nguồn và chương trình đích đều có thể lưu trữ lại để sử dụng về sau. Nó được ứng dụng vào việc biên soạn, lưu trữ, tìm kiếm, cho biết các kết quả trung gian,.. Toàn bộ các dịch vụ trên tạo thành một môi trường làm việc trên một ngôn ngữ lập trình cụ thể. Ví dụ, Turbo Pascal 7.0, Free Pascal 1.2, Visual Pascal 2.1 .... trên ngôn ngữ Pascal, Turbo C++, Visual C++,...
Do ngôn ngữ máy phụ thuộc vào bộ vi xử lý nên các máy tính khác nhau sẽ cần có các trình biên dịch khác nhau đối với cùng một ngôn ngữ cấp cao. Ví dụ, một máy mainframe, máy mini và máy tính cá nhân cần có các trình biên dịch khác nhau để biên dịch cùng một chương trình nguồn sang mã máy của từng loại máy này.