Расположенная на самом юго-западе США, на берегу Тихого океана, Калифорния - третий по площади (410 тыс. кв. км) и самый густонаселенный штат штат США. Золотой штат содержит на своей территории практически все природные комплексы, присущие этой стране, - снежные горы, обширные пустыни, пышные леса и множество исторических памятников как культур доколумбовой Америки, так и эпохи зарождения и развития США.

Центральную часть штата занимает плодородная долина Сентрал-Велли, где выращивается около трети урожая страны, обрамленная с востока горами Сьерра-Невада (до 4421 м на горе Уитни), с юга - горами Техачапи, с запада - Береговым хребтом (гора Пинес, 2692 м), а с севера - отрогами Каскадных гор (гора Шаста, 4316 м, является северным рубежом долины). С окружающих гор в долину сбегает множество рек (крупнейшие - Сан-Хоакин и Сакраменто), что обеспечивает вполне достаточное для жаркого местного климата количество влаги (Сентрал-Велли так и делят: на севере - долина Сакраменто, на юге - долина Сан-Хоакин), а дельта служит практически единственным источником пресной воды для всего региона. На западе горные хребты подходят к самой кромке океана, образуя лишь узкую прибрежную равнину, протянувшуюся от мыса Сан-Лукас, или Кабо-Фальсо (Мексика), далеко на север, до самых фьордов Вашингтона. Юго-восточную часть Калифорнии занимает безжизненная пустыня Мохаве, а к северу от неё лежит знаменитая тектоническая Долина Смерти - самая низкая (Бадуотер-Флет, - 86 м) и жаркая точка Северной Америки. Именно здесь была зафиксирована самая высокая температура воздуха в западном полушарии - +56,6°С, хотя на почве нередки температуры под +65-70°С. А с учетом расположенной на самом юге, севернее города Сан-Джасинто (Сан-Хасинто), впадины озера Солтон-Си (-75 м) и протянувшихся по всей длине Сьерра-Невады хребтов с высотами более 4000 метров, Калифорния считается одним из самых разнообразных по рельефу штатов США - около 25% её территории занимают пустыни, еще 27% - долины и городские поселения, 3% приходится на водоемы (озера по большей части соленые), а остальное - горы. При это Калифорния является и одним из самых геологически активных регионов США. По всей территории штата проходит крупный тектонический разлом Сан-Андреас и более десятка более мелких разломов в земной коре, чем объясняется обилие узких, похожих на ущелья долин-грабенов, вулканов (большей частью спящих) и регулярно фиксируемых здесь землетрясений.

Климат Калифорнии чрезвычайно разнообразен, но на большей части штата он несет все признаки тропического средиземноморского, с короткой дождливой зимой и длинным сухим летом. Вблизи берега проходит холодное Калифорнийское течение, что заметно снижает градиент температур и приводит к появлению частых туманов. По мере продвижения на восток, в глубь материка, температура стремительно растет, а влажность снижается, что придает местным погодным условиям все черты резко континентального аридного (сухого) климата. Однако северная и южная часть штата и здесь различаются между собой - на юге климат сухой и жаркий, среднемесячная температура летом редко опускается ниже +34°С, а разница между дневной и ночной температурой может доходить до 40°С. В то же время на севере климат ближе к умеренному типу - здесь нередки обильные снегопады зимой, теплое и достаточно влажное лето, что объясняется регулярным прорывом влажных и прохладных воздушных масс с запада, с акватории Тихого океана. В горных районах отчетливо выражена высотная поясность, а ввиду протяженности большинства хребтов с севера на юг наблюдается и заметная разница между погодными условиями западных и восточных склонов.