Целенаправленное освоение Калифорнии началось лишь в конце XVII века, когда Испания, пытаясь закрепиться на Североамериканском материке и оказать противодействие американской экспансии, начала посылать туда отряды колонистов из Мексики. Приблизительно в это же время в территориальный спор вступила Россия, чьи колонисты, обосновавшись на Аляске, начали продвигаться на юг. Русские землепроходцы в 1812 году построили знаменитый Форт-Росс в заливе Бодега у Русской реки к северу от нынешнего Сан-Франциско. Здесь они набирались сил в прямом и переносном смысле, собирая провиант и готовясь к дальнейшим походам на дикую и суровую Аляску. В то же время испанцы под командованием Гаспара де Портолы и духовным руководством францисканского монаха Джуниперо Серра осуществляли последовательную колонизацию Калифорнии. В 1769 году они основали миссию Сан-Диего де Алькала (нынешний город Сан-Диего), а в дальнейшем еще 20 миссий, каждая из которых находилась на расстоянии одного дня пути от другой. Самой молодой испанской миссией стал Сан-Франциско де Солано в Сономе, основанный в 1823 году.
Эти миссии заложили основу будущего социального, промышленного и сельскохозяйственного развития Калифорнии. Вокруг них росли города (пуэблос) и сельскохозяйственные фермы (ранчос). Основную работу на них делали местные индейцы, которых испанцы обратили в христианство. Однако вскоре после того, как в 1821 году Мексика завоевала независимость от Испании, деятельность францисканских монахов сошла на нет. Принадлежавшие ранее миссиям земельные участки отошли к государству, а с огосударствлением земель прекратилась и работа на них. В это переходное время янки начали усиливать свое влияние на юго-западе материка. Все чаще американские корабли стали бросать якоря в калифорнийских гаванях, а с востока подступали землепроходцы, прокладывая пути для охотников и торговцев мехами.
В 1841 году богатый американский капитан и землепроходец Джон Саттэр (1803—1880) купил у русских Форт-Росс, который начал приходить в упадок, оказавшись не самым выгодным предприятием, и прилегающую территорию в долине Сакраменто и зажил здесь как полноправный феодал. Американская экспансия в Калифорнии особенно усилилась к середине XIX столетия, когда генерал Джон Фремонт (1813—1890) совершил военный поход на Тихоокеанское побережье, а в 1846 году американские поселенцы выступили против мексиканского правления под так называемым «медвежьим флагом» с целью создания Калифорнийской республики (символом новой республики был избран медведь-гризли). Этот бунт был подавлен, но в том лее году Соединенные Штаты начали войну против Мексики и оккупировали Калифорнию. В 1848 году Мексика была вынуждена уступить Калифорнию США, а 9 сентября 1850 года Калифорния стала 31-м штатом.
Еще до того как Калифорния стала штатом, в 1848 году у лесопилки Саттэра на реке Сакраменто было найдено золото, что привело к калифорнийской «золотой лихорадке» 1849 года. Американцы ринулись в Калифорнию, выбирая для этого самые необычные маршруты — на кораблях, огибая мыс Горн в Южной Америке или преодолевая путь по Панамскому перешейку. Своеобразным культурным центром для золотоискателей стал Сан-Франциско, население которого в период «золотого бума» увеличилось с 800 человек в 1848 году до 25 тысяч в 1850 году. В городке быстро возникали магазины, салуны, танцевальные заведения и казино, обслуживающие старателей. Приезжающие начинали возрождать фермерские хозяйства на ранее принадлежавших испанцам и мексиканцам ранчо. После открытия трансконтинентальной железной дороги в 1869 году приток переселенцев еще более увеличился, хотя в 70-х годах XIX века развитие штата явно замедлилось. Приехавшие в последние годы XIX века занимались преимущественно сельским хозяйством. В 1886 году из Калифорнии на восток ушли первые поезда, загруженные выращенными здесь апельсинами.
В Калифорнии чаще, чем в других регионах США, бывают землетрясения. Дело в том, что геологическая платформа, на которой находится территория штата, постоянно движется навстречу материковой платформе, из-за чего в земной коре постоянно образуются опасные зоны напряженности. В районе разлома Сент-Андреас подземные толчки регистрируются ежедневно. Самое катастрофическое землетрясение в истории Калифорнии произошло в Сан-Франциско 18 апреля 1906 года. Страшный толчок потряс город в 5 часов 13 минут утра. Затем земля задрожала, некоторые дома рухнули, другие оказались расколотыми глубокими трещинами. Не выдерживали даже стальные конструкции. Одновременно были уничтожены городские дороги. После первого толчка последовало еще шесть. Самым разрушительным оказался третий, поразивший город в 8 часов 45 минут. Это самое катастрофическое в истории американского Запада стихийное бедствие продолжалось около шести часов, унеся около тысячи жизней. Положение усугубилось из-за пожаров, вспыхнувших в разрушенных зданиях. Город, лежавший в руинах, напоминал развороченный муравейник. 250 тысяч человек остались без крова. Люди метались по улицам, надеясь разыскать родных, тысячи горожан устремились к городским окраинам, пытаясь как можно скорее покинуть опасное место. В условиях всеобщей паники местные власти объявили в городе чрезвычайное положение. Полицейские вместе с приданными полиции военными подразделениями взяли город под охрану. Мероприятие оказалось нелишним: среди жителей Сан-Франциско нашлись и такие, кто решил, воспользовавшись всеобщей суматохой, помародерствовать в покинутых жилищах. С мародерами удалось справиться после того, как четверо были застрелены на месте преступления. Сильно пострадали и соседние с Сан-Франциско городки. Некоторые были попросту стерты с лица земли.
В первую половину XX века развитие штата было осложнено и рядом других событий — антиправительственными выступлениями иммигрантов, трудовыми конфликтами, массовым разорением фермеров в 1930-е годы, бессмысленной депортацией из штата почти 100 тысяч японцев во время Второй мировой войны. Шестидесятые годы XX века были отмечены волнениями на национальной почве в Лос-Анджелесе, выступлениями студентов за свободу слова в Беркли в 1965 году, попытками индейцев захватить принадлежавший им некогда остров Алькатрас близ Сан-Франциско, на котором в 1933—1963 годах находилась федеральная тюрьма и содержались самые опасные преступники, в том числе и Аль Капоне. Несмотря на это, экономика штата продолжала интенсивно развиваться, а его население — увеличиваться. К 1990 году оно составляло почти 30 миллионов человек, поэтому в Конгрессе США у Калифорнии наибольшее количество представителей.
В Калифорнии находятся три из пятнадцати крупнейших городов США — Лос-Анджелес, Сан-Диего и Сан-Франциско. Калифорния занимает первое место среди сельскохозяйственных штатов по выпуску продукции, она один из лидеров в производящих отраслях промышленности и туризме, у нее второе место по улову рыбы, третье место после Техаса, Луизианы и Аляски в добывающих отраслях промышленности. Людей Калифорния привлекает замечательным климатом на Тихоокеанском побережье, отсутствием суровых зим, великолепной природой, особым неторопливо-элегантным стилем жизни, отличным от суетливого официально-делового стиля на восточном побережье. Вместе с тем приезжающие в Калифорнию неизбежно сталкиваются с тем, что жилищные условия в «золотом» штате — одни из худших в стране, а стоимость жизни едва ли не самая высокая.
Калифорния известна своими образовательными учреждениями. Именно в Санта-Кларе в 1846 году открылась первая в Америке школа. Сейчас систему образования несомненно возглавляют такие университеты, как Калифорнийский университет, имеющий факультеты в Беркли, пригороде Сан-Франциско, в Дэвисе, Сан-Диего, Сан-Франциско, Лос-Анджелесе и ряде других мест. Заслуженной репутацией пользуется Стэнфордский университет в городке Пало-Алто, пригороде Сан-Франциско, и ряд других вузов.
Столица Калифорнии — городок Сакраменто с населением приблизительно 370 тысяч человек — начала свое существование в 1839 году, когда на месте будущей столицы у реки Сакраменто обосновался капитан Джон Сат-тэр. Столицей Сакраменто стал в 1854 году. В городе есть речной порт, предприятия пищевой промышленности, несколько военно-воздушных баз. Достопримечательностью Сакраменто является Форт Саттэра, а на бывшей мельнице капитана-деляги воссоздана обстановка золотых приисков периода «золотой лихорадки».
Калифорния подарила миру немало знаменитостей. Один из них — Стивен Джобе (род. 1955). Вместе со Стивеном Возняком в простом гараже он собрал прототип персонального компьютера «Apple-I», а в 1975 году они стали соучредителями корпорации «Эппл компьютер». В 1984 году их корпорация слилась с компанией «Макинтош». Впоследствии С. Джобе ушел из компании «Эппл—Макинтош» и основал свою фирму, в 1988 году создав компьютер NeXT.
В городе Фресно родился Уильям Сароян (1908—1981), драматург и писатель, чьи рассказы прославляют радость бытия, несмотря на окружающие его героев нищету, голод и общую убогость. Успех пришел к Сарояну с публикацией рассказа «Смельчак на летящей трапеции». За пьесу «Путь вашей жизни» писатель получил Пулитце-ровскую премию.
Лиланд Стэнфорд (1824—1893), по профессии железнодорожный строитель, приехал в Калифорнию в 1852 году, успешно начав заниматься коммерческой деятельностью. В 1861—1863 годах он был губернатором штата, а также одним из организаторов Центральной тихоокеанской железнодорожной компании и ее пожизненным президентом. В 1885—1893 годах он избирался в Сенат США, а в 1885 году в память о своем сыне основал Стэнфордский университет в Пало-Алто.
Известный американский писатель Фрэнсис Врет Гарт (1839—1902) приехал на поиски золота в Калифорнию восемнадцатилетним пареньком. Там он основал журнал и публиковал в нем рассказы о жизни золотоискателей. Его произведения отличает юмор, а также поэтизация старательской жизни. Впоследствии Врет Гарт был консулом США в Германии и Великобритании.