Eine perfekte Software ohne Fehler gibt es nicht, was die tägliche Optimierung quasi unverzichtbar macht. Das große Problem besteht dabei häufig gar nicht darin, fehlerhafte Abläufe im Programmablauf festzustellen, sondern darin, die genaue Ursache dafür auszumachen. Schon eine falsch gesetzte Klammer oder ein nicht korrekt verwendeter Operator können dafür sorgen, dass ein Programm nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert. Bei hunderten oder gar tausenden Zeilen Code böte die manuelle Suche – Zeichen für Zeichen – allerdings wenig Aussicht auf Erfolg. Moderne Debugger liefern aus diesem Grund nicht nur die Information darüber, dass ein Problem festgestellt wurde, sondern auch detaillierte Angaben zu der Art des Fehlers und häufig auch darüber, in welcher Codezeile er zu finden ist.
Typischerweise arbeiten sich Debugger Schritt für Schritt durch den jeweiligen Programmcode. Zu diesem Zweck werden in der zu debuggenden Software sogenannte Haltepunkte (engl. breakpoints) definiert. Das Debugging-Tool erkennt diese Punkte und kann sie dazu nutzen, die Ausführung der Software an eben diesen Stellen zu stoppen. Für Entwickler ergeben sich dadurch folgende zwei Möglichkeiten:
- Es ist möglich, den exakten Zustand des Programms zu diesem Zeitpunkt zu untersuchen. So lässt sich beispielsweise ganz einfach überprüfen, ob alle eingebunden Variablen die erwarteten Werte ausgegeben haben.
- Es ist möglich, das Programm ab dem jeweiligen Haltepunkt abzuspielen, um etwaige Probleme oder Fehlerquellen einzugrenzen.
Die Haltepunkte müssen dabei nicht zwangsläufig fix sein: Viele Debugger erlauben es, die Breakpoints an individuelle Bedingungen zu knüpfen. Auf diese Weise lässt sich das Programm auch unter bestimmten Vorzeichen anhalten. Läuft eine Schleife beispielsweise 20 Durchgänge korrekt ab und erst beim 21. Durchgang kommt es zu einem Programmfehler, kann der Debugger dank einer entsprechenden Bedingung direkt in den Problemfall einsteigen. Die vorangegangenen, ereignislosen Schleifen müssen also nicht noch einmal extra durchlaufen werden.
Zu den weiteren Funktionen von Debuggern zählen unter anderem die Inspektion von Daten wie beispielsweise die Inhalte von Variablen, Speichern oder Registern sowie die Modifizierung von Speichern wie dem Hauptspeicher (Arbeitsspeicher) oder dem Prozessor-Register.