Kaliforniya'nın iklimi, çeşitlilik göstermektedir. Kıyı bölgeleri: Ilıman ve nemlidir, ortalama sıcaklık 15,2°C civarındadır. Central Valley bölgesi: Sıcak Akdeniz veya yarı kurak iklim hakimdir. Güneydoğu Kaliforniya: Çöl iklimi görülür; BWh ve BWk tipleri yaygındır. Dağlık bölgeler: Tundra, subarktik ve karasal iklimler gibi çeşitli dağ iklimleri görülür. Dünyadaki ölçülmüş en yüksek sıcaklık, 1913 yılında 56,7°C ile Death Valley'de kaydedilmiştir.