Yeryüzü çeşitliliği yönünden zengin olan Kaliforniya’da, buna paralel olarak iklim de çeşitlilik göstermektedir. Kıyılarda ortalama günlük sıcaklıklar 21°C civarlarında seyrettiği daha ılıman bir iklim görülürken dağlık alanlarda kışlar çok sert geçer; ayrıca eyalette dünyanın en sıcak yerleri olan çöllere de rastlanmaktadır. Kışın bile dondurucu soğukların pek yaşanmadığı Kaliforniya’da, yağmur daha çok eyaletin kuzey taraflarında yaygınken kar yağışının ise sadece dağlarda görülür.
Kuzey Yarıküre’de kaydedilen en yüksek sıcaklık olan 56.6°C 1913 yılında Death Valley’de ölçülmüştür. Yaz aylarında sıcaklık 49°C civarlarına kadar çıkabilmektedir. Bunun aksine, dağlarda ise sıcaklık eksi derecelere düşmektedir.
Eyaletin en büyük şehri olan Los Angeles’ta yıllık ortalama sıcaklık 18°C civarlarındayken Ocak ayı en düşük sıcaklık 9°C, Temmuz ayı en yüksek sıcaklık ise ortalama 27°C olarak görülmektedir.
