Podnebí v Kalifornii se velmi liší od pouštního po vysokohorské v závislosti na zeměpisné šířce, nadmořské výšce a vzdálenosti oblasti od pobřeží. Většina pobřežních a jižních částí státu má středomořské podnebí s poněkud deštivými zimami a suchými léty. Pouště na jihu státu mají velmi horká léta a mírné zimy. Některé části jihu mají polosuché/stepní podnebí, například San Diego.

Podle průměrných hodnot Národního úřadu pro oceán a atmosféru (NOAA) z let 1981-2010 je Kalifornie s průměrnou roční teplotou 58,4 °F (14,7 °C) 13. nejteplejším státem USA.