Більшість великих міст лежать на узбережжі, в зоні помірного середземноморського клімату. Центральну частину штату займає родюча Центральна долина (), обрамлена з усіх боків горами, і яка колись була дном океану. На півдні Каліфорнії розміщена пустеля Могаве. На північному заході Могаве лежить Долина Смерті — найнижча (86 метрів нижче рівня моря) і найспекотніша точка Північної Америки.