Será que essa busca é feita através de um loop?

<pedante modo on>

A resposta é sim. Tudo que você faz repetidas vezes não deixa de ser um laço. Até mesmo quando faz de forma recursiva acaba sendo assim, ainda que não usamos esses nomes. Até porque tudo que pode ser feito com um laço pode ser feito com recurso, e vice-versa, ainda que tenha que fazer alguma adaptação. E acaba sendo um detalhe de implementação, mesmo que seja feito de um jeito em uma versão, logo na outra pode ser feito de outra e o resultado será o mesmo.

Um laço pode ser executado de diversas formas, pode ser em estruturas das mais variadas. Ser um laço não significa que algo é linear. Você pode até mesmo passar por laço em estruturas de árvores.

Na verdade, salvo um detalhe ou outro, todo esse mecanismo é igual ao de outros bancos de dados. Não tem nenhum segredo. Por isso também não tem a mágica que alguns dizem que o MongoDB é mais rápido que banco de dados relacionais. Ele pode ser em alguma circunstância, mas se você modelar igual no relacional, ficará tão ou mais rápido. E o contrário também acontece em outras circunstâncias. Ao contrário da crença popular, não existe milagre. Ao contrário do que alguns pregam, o MongoDB não é um software mágico que só ele consegue ser melhor e os outros não conseguem pelo menos copiar. A única mágica é a do marketing.

Espero ter ajudado.

Farei algo que muitos pedem para aprender a programar corretamente, gratuitamente. Para saber quando, me segue nas suas plataformas preferidas. Quase não as uso, não terá infindas notificações (links aqui).