根据美国宪法，美国总统选举实行选举人团制度，总统由各州议会选出的选举人团选举产生，选举人通常按本州总统选举结果投票。这一制度于1788年第一次实行，现已经历了200多年的发展与演变。

一般情况下，选举人团投票表决只是例行公事，但历史上也曾出现个别选举人未按选民意志投票的情况。虽然美国有21个州没有任何处罚失信选举人的法律，但是29个州+哥伦比亚特区有关于处罚失信选举人的法律，同时有些州虽然不处罚失信选举人，却规定他们投出的“选举人票”无效，如密歇根州。

根据法律规定，全国选民投票在选举年11月份第一个星期一的次日举行。所有美国选民都到指定地点进行投票，在两个总统候选人之间作出选择（在同一张选票上选出各州的总统“选举人”）。一个（党的）总统候选人在一个州的选举中获得多数取胜，他就拥有这个州的全部总统“选举人”票，这就是全州统选制。全国选民投票日也叫总统大选日。由于美国总统选举实行选举人团制度 ，因此总统大选日实际上是选举代表选民选总统的“选举人”。

美国各州拥有的选举人票数目同该州在国会的参、众议员人数相等。参议院由各州选举两名议员组成，众议院议员人数则根据各州人口比例来确定。人口多的州众议员人数相应就多，同时在总统选举时拥有的选举人票也多。例如，美国人口最多的加利福尼亚州所拥有的选举人票多达55张，而人口较少的阿拉斯加等州只有3张选举人票。鉴于这种情况，在历届美国总统选举中，人口众多的州都成为总统候选人争夺的重要目标。

选举人票的数量，体现州权平等原则，根据各州在国会的议员数量而定。例如，每个州都在国会有2名参议员和至少1名众议员，所以，任何州都至少有3票。但人口多的大州，除了这3票以外，众议员人数越多，选举人票数也就越多。1961年，美国宪法修正案批准华盛顿特区可以像州一样有总统选举人。这样，美国国会有100参议员、435名众议员，加上华盛顿哥伦比亚特区的3票，总统选举人票总共就是538票。

除了缅因和内布拉斯加两个州是按普选票得票比例分配选举人票外（全州得票率最高者获得代表联邦参议员的两票，其余的按联邦众议员选区分配，在该选区中得票率最高者即获得代表该选区众议员的一票），其余48个州和华盛顿均实行“胜者全得”制度，即将其选举人票全部给予获得相对多数选民票的总统候选人。由于各州选举人票数量相差较大，这样就可能出现在全国投票中累计获得更多选民票的总统候选人不能赢得总统选举的情形。美国历史上曾数次发生这种情形，一些总统候选人虽然在大选中获得的选民票少于对手，却因得到足够的选举人票而当选。

美国宪法还规定，如果所有总统候选人都未获得半数以上的选举人票，由国会众议院从得票最多的前三名候选人中选出总统。1824年，约翰·昆西·亚当斯就是在这种情况下，经众议院投票表决被指定为总统的。

选举人团制度是美国共和制、联邦制和分权与制衡原则结合的产物，也是多种利益间妥协与协调的结果，存在其自身难以克服的缺陷与弊端。近年来，美国要求改革选举人团制度的呼声不断，但由于多种因素阻碍，改革始终无法进行。

根据选举团制度，每个州的选举团成员(也称选举人)人数与每个州的联邦议员人数相等。华盛顿哥伦比亚特区也拥有3张选举人票。全国一共有538张选举人选票，总统候选人必须赢得其中至少270张选票才能当选。除了缅因和内布拉斯加两个州以外，所有其他州都实行赢者囊括全票，即在这个州赢得多数选民选票的候选人获得该州选举人的全部选票。在大多数州，选举人经地区和州级政党代表大会产生。得胜候选人所属政党的选举人参加该州选举团的最后投票。选举人通常于12月在本州首府聚会投票表决。选举团投票结果随后送报华盛顿，1月在国会两院联席会议上进行计票。尽管国会不时会出现一些提案，要求取消选举团制度，代之以选民直接投票选举总统，但这类提案往往没有得到多少响应。

美国选举人团538名成员2008年12月15日分别在全国50个州的首府和首都华盛顿特区投票，正式选举奥巴马为美国第44任总统。

根据投票结果，奥巴马以365票对173票战胜共和党总统候选人麦凯恩，这与11月4日的大选选民投票结果完全一致。

2016年12月19日，美国大选选举人投票结果出炉。选举委员会正式公布，美国当选总统特朗普获得304张选举人票，超过半数，冲过最后一关，将入主白宫。反对阵营此前把选举人视为最后一道防线，游说“失信选举人”把特朗普拉下马。没想到，本该投给希拉里的选举人有5名跑票，而特朗普只有2名得克萨斯州选举人跑票。纽约州选举人、前总统比尔·克林顿当天投下了支持希拉里的一票。他在投票后向记者表示，选战出现了一些希拉里无法克服的困难，比如俄罗斯对美国民主党机构发起网络攻击和联邦调查局宣布重启“邮件门”调查，尽管如此，希拉里还是赢得了普选票的胜利，他为此感到自豪。

根据11月大选结果，特朗普在538张选举人票当中，有望取得过半数的306票，希拉里则会得到232张票。

由于在过往的大选中，选举人投票只被当成是“走过场” ，因此未受舆论普遍关注，但此次大选的当选总统特朗普争议太大，反对阵营如今把选举人视为最后一道防线，游说“失信选举人”把特朗普拉下马，出现了7名“失信选举人”的情况：

普选时由希拉里拿下的华盛顿州，12名选举人中有4名跑票，3人投给前国务卿科林·鲍威尔（Colin Powell），1人投给美国环保活动家、原住民Faith Spotted Eagle。这是华盛顿州40年来首次出现失信选举人。

此外，夏威夷3名选举人投给希拉里，1名选举人跑票，投给了希拉里此前党内竞争者桑德斯。

得州36名选举人投给特朗普，2名选举人跑票，1人投给现任俄亥俄州州长约翰·卡西奇（John Kasich），1人投给前众议员罗恩·保罗（Ron Paul）。

最终，特朗普获得304张选举人票，希拉里则获得227票。唐纳德·特朗普正式当选美国第45任总统，在2017年1月20日宣誓就职，担任为期四年的美国总统。