が成り立つことが示せる。この命題の対偶を取ると、「奇数$n$についてある数$a$が存在し、『$a^d \not \equiv 1 \mod n$』かつ『任意の$r(0 \leq r \leq s - 1)$について$a ^ {2^r \cdot d} \equiv -1 \mod p$』ならば$n$は合成数」となる。
ミラーラビン法では$a$をランダムにいくつか選んで$a^{2^r\cdot d}\mod n$の値を調べ、いずれかの$a$で合成数と判定されたら$n$は合成数、そうでない場合は$n$が素数であると判定するアルゴリズムである。
実際に$a$をランダムに選ぶと誤判定が発生しうるが、$a=2, 325, 9375, 28178, 450775, 9780504, 1795265022$を選ぶと$n \lt 2^{64}$である$n$について正確に判定できることが知られており(参照)、実用上は上記の$a$を選んで実験することで決定的な素数判定が可能となる。