Dãy núi Sierra Nevada (tức "dãy núi tuyết" trong tiếng Tây Ban Nha) ở phía đông và trung tâm tiểu bang, có núi Whitney là đỉnh núi cao nhất trong 48 tiểu bang (4,421 mét (14,505 feet)). Trong dãy Sierra còn có Công viên Quốc gia Yosemite và hồ Tahoe (một hồ nước ngọt sâu và là hồ lớn nhất của tiểu bang theo thể tích). Bên phía đông của dãy Sierra là thung lũng Owens và hồ Mono – nơi sinh sống chủ yếu của chim biển. Còn bên phía tây là hồ Clear, hồ nước ngọt lớn nhất của California theo diện tích. Vào mùa đông, nhiệt độ ở dãy Sierra Nevada xuống tới nhiệt độ đóng băng và ở đây có hàng chục dòng sông băng nhỏ, trong đó có sông băng cực nam của Hoa Kỳ, sông băng Palisade.