采用多路歸並技術可以減少歸並次數，從而降低塊讀/寫次數，加速排序速度。但一般路數的多少取決於內存的容量。此外，多路歸並排序的快慢還取決於內部歸並算法的快慢。
設文件有n個記錄，m個初始歸並段，采用k路歸並方法。k路歸並的基本操作是，從k個歸並段的第一個記錄中選出最小記錄，把他從輸入緩沖區移入輸出緩沖區。常見的方法是基於敗者樹的多路替代選擇歸並排序方法。
在敗者樹中，每個葉節點存放各個歸並段在歸並過程中當前參加比較的記錄，每個非葉節點表示的是其左、右子女節點中的敗者，即在雙親節點記錄下比賽中的敗者，讓勝者去參加更高一層的比賽。因此，敗者樹的根節點記錄的是敗者，還需要加一個節點來記錄整個過程的勝者，以下圖（源自百度）所示的敗者樹為例，實現5路歸並排序。
在上圖的敗者樹中，b3和b4比賽，b3勝b4負，節點ls[4]的值為4，即敗者b4的下標；b1和b2比賽，b1勝b2負，節點ls[1]的值為1。因為在敗者樹中根節點ls[1]里存儲的是敗者，所以用節點ls[0]來記錄比賽中的勝者，即b3。
在選出最小關鍵碼之后，只要修改b3的值即可，將b3的值改為同一歸並段中的下一個記錄的關鍵碼，然后對該節點向上的雙親節點所指的關鍵碼進行比較，敗者留在雙親節點，勝者繼續向上，直至成為根節點的雙親。