Cytat:Kalifornia leży między Pacyfikiem, stanami Oregon, Nevada, Arizona i meksykańskim stanem Baja California. Powierzchnia Stanu wynosi 423 970 km². Gdyby Kalifornia była oddzielnym państwem, znajdowała by się na 59. miejscu na liście największych państw świata.

W środkowej części stanu leży Dolina Kalifornijska, otoczona pasmami górskimi – góry leżące na wybrzeżu Pacyfiku (na zachodzie), pasmem Sierra Nevada (na wschodzie), Górami Kaskadowymi (na północy) i górami Tehachapi (na południu). Na południe od wybrzeża znajdują się Channel Islands.

Dolina Kalifornijska jest rolniczym sercem regionu, produkuje prawie 1/3 żywności dla USA. Dolina Kalifornijska przedzielona jest Deltą rzek Sacramento i San Joaquin. Jej północna część zwana jest Doliną Sacramento, zaś południowa doliną San Joaquin, od przepływających przez nie rzek.

Obydwie rzeki pełnią bardzo ważną rolę nie tylko w przyrodzie ale i w działalności gospodarczej. Dzięki pracom nad pogłębianiem dna, rzeki zachowują głębokość umożliwiającą istnienie portów w wielu śródlądowych miastach Stanu. System kanałów umożliwia zaś nawadnianie pól w Dolinie Kalifornijskiej. Delta Sacramento i San Joaquin zapewnia także wodę pitną dla prawie 2/3 mieszkańców stanu.

W paśmie górskim Sierra Nevada znajduje się najwyższy szczyt kontynentalnych stanów (Alaska określana jest mianem stanu "Zewnętrznego" i nie zalicza się jej do stanów kontynentalnych, mimo iż leży na kontynencie północnoamerykańskim) – Mount Whitney o wysokości 4421 metrów n.p.m. Temperatura w Sierra Nevada spada w zimie do podobnego poziomu co na terenach arktycznych. W tym paśmie górskim znajduje się też tuzin małych lodowców z których najbardziej znane są lodowce Palisade, najbardziej wysunięte na południe lodowce w USA. Sierra Nevada przebiega przez Dolinę Yosemite, znaną z licznych form polodowcowych, Park Narodowy Sekwoi, gdzie znajdują się sekwoje, jedne z najwyższych drzew na Ziemi oraz Jezioro Tahoe, największe z jezior na terenie Kalifornii.

Na wschód od Sierra Nevada leżą Dolina Owens i Jezioro Mono, ważny ośrodek dla migrujących ptaków. W zachodniej części stanu znajduje się jezioro Clear, największy pod względem powierzchni akwen słodkowodny leżący w całości na terenie Kalifornii (jezioro Tahoe jest większe ale jego część znajduje się na terenie Nevady).

Około 45% powierzchni Stanu zajmują lasy, mocno zróżnicowane pod względem gatunków drzew. Kalifornia jest najbardziej zalesionym stanem w USA, zaraz po Alasce. Wiele drzew z White Mountains zalicza się do najstarszych na świecie, jedna z rosnących tam sosen ościstych liczy sobie ok. 4700 lat.

Na południu znajduje się duże śródlądowe słone jezioro Salton. Pustynie w Kalifornii zajmują około 25% powierzchni. Prawie cała południowo-wschodnia część Kalifornii to pustynie na których panuje bardzo wysoka temperatura (zwłaszcza w lecie). Największą spośród nich jest pustynia Mojave. Na północny wschód od niej leży Dolina Śmierci, w której znajduje się najniżej położone miejsce w Ameryce Północnej – Badwater Flat. Różnica między najwyższym szczytem (Mount Whitney) a Badwater Flat wynosi 322 km.

Wzdłuż wybrzeża Kalifornii koncentruje się osadnictwo ludzkie. Znajdują się tam główne obszary metropolitarne stanu – Los Angeles-Long Beach-Riverside, San Francisco Bay Area i San Diego.

Kalifornia znana jest z trzęsień ziemi pozostawiających po sobie znaczne uskoki tektoniczne (np. uskok San Andreas). Inne zjawiska przyrodnicze charakterystyczne dla tego stanu to: tsunami, powodzie, susze, wiatr Santa Ana, pożary lasów, osuwiska i występowanie wulkanów.

W większości stanu panuje klimat śródziemnomorski z chłodnymi, deszczowymi zimami i suchymi latami. Chłodny Kalifornijski Prąd przybrzeżny często latem powoduje tworzenie się mgieł w pobliżu wybrzeża. Im dalej w głąb lądu, tym chłodniejsze zimy i cieplejsze lata.

W północnych partiach stanu zazwyczaj corocznie pada więcej deszczu niż w jego południowych partiach. W północno-zachodniej Kalifornii panuje klimat umiarkowany, w Dolinie Kalifornijskiej panuje klimat śródziemnomorski, jednak są tam też wyższe temperatury niż na wybrzeżu. W wysokich górach, włączając Sierra Nevadę, panuje górski klimat, zimą pada śnieg, a latem temperatury są umiarkowane. Na terenach pustynnych panują zróżnicowane klimaty, na Pustyni Sonora panują gorące lata i łagodne zimy. Na pustyniach znajdujących się powyżej 600 m n.p.m.panują gorące lata i chłodne zimy. Najwyższe temperatury występują na terenie Doliny Śmierci. 10 lipca 1913 r. zanotowano tam temperaturę 134 °F (56,6 °C), co było jak dotąd najwyższą temperaturą na zachodniej półkuli kuli ziemskiej.