1. Наиболее точный способ - проанализировать raw-логи web-сервера. Каждый web-сервер создает такие логи и сохраняет в них все факты обращения пользователей к информации на сайте. Обычно, в этих логах хранятся значения поля "Referer", переданного браузером (т.н. рефереры). В этом поле передается адрес страницы, по ссылке откуда пользователь перешел на текущую страницу. Анализируя адреса в этом поле можно без труда найти не только конкретные поисковые фразы, но и страницы результатов поиска, где стоят ссылки на страницы сайта;
2. Некоторые счетчики, такие как Рейтинг@Mail.ru, HotLog и др. сохраняют и показывают информацию по поисковым фразам, по которым пользователи приходят на сайт. По сути они используют то же содержимое поля "Referer", но обладают меньшей точностью из-за технических особенностей работы. Также есть аналитические методы, которые не дают точной картинки. но позволяют, не имея доступа к логам сайта и к отчетам счетчиков, получать ориентировочную информацию.