Tiotusentals dollar användes för att annonsera via Youtube, Gmail, Googles sökmotor och andra Google-produkter, rapporterar tidningen. Men annonseringen tycks inte ha genomförts av samma Kreml-anknutna organisation som genomfört liknande aktioner via Facebook. Det antyder att de misstänkta ryska försöken att påverka valet kan ha varit mer ofattande än tidigare känt.
Google ska nu inleda en mer omfattande utredning.
"Vi kommer att ta ett bredare grepp för att undersöka försök att missbruka våra system, i samverkan med utredare och andra företag, och kommer att vara behjälpliga i pågående utredningar", skriver Google i ett uttalande enligt nyhetsbyrån AP.
Tidigare har Google meddelat att det inte funnits några bevis för att Ryssland använt sig av företagets tjänster för att påverka valet.
Efter avslöjandet ska även Microsoft undersöka om Ryssland köpt valannonser på sökmotorn Bing och andra plattformar och produkter kopplade till jätten, uppger bolaget enligt Reuters.
Utöver Facebook och Google har Twitter rapporterat om rysk aktivitet i samband med presidentvalet.
Den amerikanska kongressen driver flera utredningar om rysk inblandning i valet, bland annat genom att sprida propaganda i syfte att gynna dåvarande presidentkandidaten Donald Trump.
Den särskilda åklagaren, och före detta FBI-chefen, Robert Mueller utreder samtidigt misstänkta kopplingar mellan delar av Trump-kampanjen och Ryssland.
Bakgrund: Trump och Ryssland
Misstankarna om samröre mellan personer i Trumps stab och den ryska regeringen – som amerikanska underrättelsetjänster anklagar för att lagt sig i USA-valet – har hängt som ett svart moln över presidenten sedan han tillträdde i januari.
Flera utredningar pågår i såväl kongressens, FBI:s som olika underrättelsetjänsters regi.
Rysslands tidigare USA-ambassadör Sergej Kisljak hade flera möten med företrädare för Trumpkampanjen före valet. Förre säkerhetsrådgivaren Michael Flynn avgick i februari sedan det framkommit att han förtigit detaljer om kontakterna.
Även Jeff Sessions, nu justitieminister, träffade ambassadören, och har därför sagt att han inte kan aktivt kan delta i ryssutredningen.
Bland andra Trumps svärson Jared Kushner och Donald Trump jr träffade i fjol en rysk jurist med koppling till Rysslands regering, sedan Trump jr fått ett erbjudande om komprometterande uppgifter om Demokraternas rival Hillary Clinton.
I maj avskedade Trump FBI-chefen James Comey, och sade senare att det hade med "Rysslandsgrejen" att göra. Enligt Comey bad presidenten honom "släppa" utredningen av Flynn.
Senare i maj utsågs den tidigare FBI-chefen Robert Mueller till särskild åklagare med ansvar för Rysslandsutredningen.
Moskva har förnekat all inblandning i försök att påverka USA:s presidentval, och Trump har sagt att hans kampanj inte konspirerat med Ryssland.
