Les montagnes californiennes comprennent bon nombre des plus hauts sommets du pays, notamment le mont Whitney, le plus haut sommet des États-Unis contigus. L'État abrite de nombreuses chaînes de montagnes, dont les nombreuses chaînes de la côte du Pacifique et la majestueuse Sierra Nevada.
La Sierra Nevada s'est formée il y a 200 millions d'années à partir du refroidissement d'une remontée massive de granit en fusion connue sous le nom de batholite. Les roches dures de la Sierra Nevada sont hostiles à la plupart des formes de vie végétale, mais la chaîne abrite les séquoias, des séquoias massifs qui sont les plus grands êtres vivants sur Terre.
Bien que la chaîne soit généralement associée principalement à l'Oregon et à Washington, les montagnes Cascade s'étendent également dans le coin nord-est de la Californie. La partie californienne des Cascades abrite le mont Shasta, un magnifique sommet qui est le deuxième plus haut de la chaîne après le mont Rainier de Washington. Le mont Shasta n'est pas seulement une haute montagne, il est également massif en termes de volume pur. Le sommet est de loin le plus haut de sa région immédiate, ce qui rend son sommet enneigé visible à des distances de plus de 100 miles.
Les montagnes Cascade de Californie côtoient les montagnes côtières de Klamath. La chaîne de Klamath est très inhabituelle sur le plan géologique, car la zone de subduction à l'extrémité ouest de la plaque tectonique de l'Amérique du Nord a considérablement déformé les roches de cette région au cours de millions d'années. Thompson Peak, une montagne de granit escarpée dont les flancs ont été sculptés par un ancien glacier, est le plus haut sommet de la chaîne.