Las zonas norte y sur del Valle Central están regadas, respectivamente, por los ríos Sacramento —el más largo de California— y San Joaquín, que se unen cerca de Isleton, al E de San Francisco, y desembocan en las bahías de Suisun y San Pablo, brazos de la gran bahía de San Francisco. El otro río importante del estado es el Colorado, que le sirve de límite con Arizona.
En la zona septentrional de California desembocan en el Pacífico los ríos Klamath (con su afluente el Trinity) y Eel, y al S de la bahía de San Francisco el Salinas y el Cuyama. En la zona suroriental existen algunos ríos, intermitentes, que pierden sus aguas en las arenas del desierto o en pequeños lagos, como sucede con el Kern.
Hay pocos lagos naturales, pero, en cambio, numerosos reservorios artificiales como el embalse de Shasta en el curso superior del Sacramento, el Clear en el Klamath, y, sobre todo, el Havasu y el Imperial en el curso del río Colorado. Entre los lagos hay que señalar el Goose, Eagle y Honey en la zona septentrional; Tahoe (fronterizo con Nevada), Clear y Mono en la central; y Owens, Tulare, Buena Vista y Mar de Saltón al S, bastantes de los cuales son de aguas saladas, en especial los de las zonas centro y sur.
