Confina a nord con l'Oregon, ad est con il Nevada, a sud-est con l'Arizona, a sud con lo Stato messicano della Bassa California e ad ovest con l'Oceano Pacifico. Con una superficie di 423.970 km² è il terzo Stato americano per estensione, dopo l'Alaska e il Texas. La geografia californiana è molto varia e complessa. Al centro dello Stato giace la Valle centrale di California. La Valle centrale è il cuore agricolo della California e produce alimenti in una quantità rilevante per gli interi Stati Uniti. La metà più settentrionale è nota anche come la "Sacramento Valley" (bagnata dal fiume Sacramento), mentre la parte meridionale, parzialmente desertica, è nota come la "San Joaquin Valley" (bagnata dal fiume San Joaquin). Mediante dragaggio, sia il fiume Sacramento che il San Joaquin riescono a mantenersi sufficientemente profondi da permettere a diverse città dell'interno di essere città portuali. Inoltre questi corsi d'acqua costituiscono la principale fonte di approvvigionamento idrico dello Stato.