En kötü durumdaki zaman karmaşıklığı, algoritmanın çalışmasının en uzun sürebileceği durumu ifade etmek için kullanılır.  İkili arama algoritması n elemanlı bir dizi için en kötü durumda log2(n) adet karşılaştırma yapmaya ihtiyaç duymaktadır. Dolayısıyla ikili arama algoritmasının en kötü durumdaki zaman karmaşıklığının O(log(n)) olduğunu söyleyebiliriz. 128 elemanlı bir dizi için ikili arama algoritmasının en kötü durumdaki zaman karmaşıklığı:’dir.