Pretože je to najľudnatejší štát v USA, je Kalifornia jedným z najväčších používateľov energie v krajine. Avšak kvôli vysokej energetickej miere, požiadavkám na ochranu, miernemu počasiu v najväčších populačných centrách a silnému pohybu životného prostredia je jej spotreba energie na obyvateľa jednou z najmenších v USA v ktoromkoľvek štáte. Kvôli vysokému dopytu po elektrine Kalifornia dováža viac elektriny ako ktorýkoľvek iný štát, predovšetkým vodnú energiu zo štátov na pacifickom severozápade (cez cestu 15 a cestu 66) a výrobu uhlia a zemného plynu z púšte na juhozápad cez cestu 46.
V dôsledku silného environmentálneho hnutia štátu má Kalifornia jedny z najagresívnejších cieľov v oblasti obnoviteľnej energie v Spojených štátoch s cieľom získať do roku 2020 tretinu elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov. elektrárne, ako napríklad zariadenie na výrobu energie zo slnečnej energie, sa nachádzajú v púšti Mojave. Medzi kalifornské veterné farmy patria priesmyk Altamont, priesmyk San Gorgonio a priesmyk Tehachapi. V oblasti Tehachapi sa nachádza aj projekt skladovania energie Tehachapi. Niekoľko priehrad po celom štáte poskytuje vodnú elektrickú energiu. Celkovú dodávku by bolo možné previesť na 100% obnoviteľnej energie vrátane vykurovania, chladenia a mobility do roku 2050.
Štátne ložiská ropy a zemného plynu sa nachádzajú v Central Valley a na pobreží vrátane veľkého ropného poľa Midway-Sunset. Elektrárne na zemný plyn zvyčajne tvoria viac ako polovicu štátnej výroby elektriny.
V Kalifornii sa nachádzajú aj dve veľké jadrové elektrárne: Diablo Canyon a San Onofre, ktoré boli odstavené v roku 2013. Viac ako 1 700 ton rádioaktívneho odpadu je uskladnených v San Onofre, ktoré leží v oblasti, kde sa nachádza záznam o minulých vlnách cunami. Voliči zakázali schvaľovanie nových jadrových elektrární od konca 70. rokov pre obavy z ukladania rádioaktívneho odpadu. Niekoľko miest ako Oakland, Berkeley a Davis sa navyše vyhlásilo za zóny bez jadrových zbraní.
Rozľahlý terén Kalifornie spája rozsiahly systém diaľnic s kontrolovaným prístupom („diaľnice“), ciest s obmedzeným prístupom („rýchlostné cesty“) a diaľnic. Kalifornia je známa svojou automobilovou kultúrou, vďaka ktorej majú mestá v Kalifornii povesť veľkého dopravného preťaženia. Za výstavbu a údržbu štátnych ciest a celoštátne plánovanie dopravy zodpovedá predovšetkým kalifornské ministerstvo dopravy prezývané „Caltrans“. Rýchlo rastúca populácia štátu napína všetky jeho dopravné siete a Kalifornia má jedny z najhorších ciest v USA. 19. výročná správa nadácie Reason Foundation o výkonnosti štátnych diaľničných systémov zaradila kalifornské diaľnice na tretie najhoršie zo všetkých štátov, na druhom mieste bola Aljaška a prvé miesto bol ostrov Rhode Island.
Štát bol priekopníkom v stavbe ciest. Jednou z viditeľnejších pamiatok štátu, mostom Golden Gate Bridge, bol najdlhší visutý most na svete s rozpätím 4 200 stôp (1 300 m) medzi rokmi 1937 (kedy bol otvorený) a 1964. Vďaka oranžovej farbe a panoramatickému výhľadu na záliv , tento diaľničný most je obľúbenou turistickou atrakciou a je vhodný aj pre chodcov a cyklistov. Most San Francisco – Oakland Bay Bridge (často nazývaný aj „Bay Bridge“), dokončený v roku 1936, prepraví asi 280 000 vozidiel denne na dvoch palubách. Jeho dve časti sa stretávajú na ostrove Yerba Buena tunelom s najväčším priemerom v doprave s priemerom na svete, ktorý je široký 23 metrov a vysoký 18 metrov. [262] Diaľnica Arroyo Seco, spájajúca Los Angeles a Pasadenu, bola otvorená v roku 1940 ako prvá diaľnica v západných štátoch USA. Neskôr bola rozšírená na juh k Four Level Interchange v centre Los Angeles, ktorá sa považuje za vôbec prvú komínovú výmenu.
Medzinárodné letisko Los Angeles (LAX), 4. najrušnejšie letisko na svete v roku 2018, a medzinárodné letisko v San Franciscu (SFO), 25. najrušnejšie letisko na svete v roku 2018, sú hlavnými uzlami transofickej a transkontinentálnej dopravy. . V celom štáte existuje asi tucet dôležitých komerčných letísk a oveľa viac letísk všeobecného letectva.
Kalifornia má tiež niekoľko dôležitých námorných prístavov. Obrovský komplex námorných prístavov tvorený prístavom Los Angeles a prístavom Long Beach v južnej Kalifornii je najväčší v krajine a je zodpovedný za vybavenie asi štvrtiny všetkej nákladnej nákladnej dopravy v USA. Prístav Oakland, štvrtý najväčší v krajine, tiež vybavuje obchod vstupujúci z Tichého oceánu do zvyšku krajiny. Prístav Stockton je najvzdialenejší vnútrozemský prístav na západnom pobreží Spojených štátov.
Mapa Kalifornie zobrazujúca hlavné cesty Kalifornská diaľničná hliadka je najväčšou celoštátnou policajnou agentúrou v USA, ktorá zamestnáva viac ako 10 000 zamestnancov. Zodpovedajú za poskytovanie akejkoľvek služby políciou schválenej pre kohokoľvek na kalifornských štátom udržiavaných diaľniciach a na štátnom majetku.
Kalifornské ministerstvo motorových vozidiel je jednoznačne najväčšie v Severnej Amerike. Do konca roka 2009 malo kalifornské DMV v evidencii 26 555 006 vodičských preukazov a identifikačných kariet. V roku 2010 bolo v platnosti 1,17 milióna nových registrácií vozidiel.
Cestovanie medzi mestami po železnici poskytuje spoločnosť Amtrak California; tri trasy, Capitol Corridor, Pacific Surfliner a San Joaquin, financuje Caltrans. Tieto služby sú najrušnejšie medzimestské železničné trate v USA mimo severovýchodného koridoru a počet cestujúcich naďalej vytvára rekordy. Trasy sú počas letu čoraz populárnejšie, najmä na trase LAX-SFO. Integrované siete metra a ľahkej železnice sa nachádzajú v Los Angeles (metro) a San Franciscu (metro MUNI). Systémy ľahkej železnice sa nachádzajú aj v San Jose (VTA), San Diegu (San Diego Trolley), Sacramento (RT Light Rail) a v severnom San Diegu (Sprinter). Diaľkové železničné siete ďalej slúžia v oblasti San Francisco Bay Area (ACE, BART, Caltrain, SMART), Veľkého Los Angeles (Metrolink) a San Diego County (Coaster).
Kalifornský úrad pre vysokorýchlostné železnice bol zriadený v roku 1996 štátom s cieľom zaviesť rozsiahly železničný systém dlhý 800 metrov. Stavbu schválili voliči počas všeobecných volieb v novembri 2008, pričom prvá fáza výstavby sa odhaduje na 64,2 miliárd dolárov.
Takmer všetky okresy prevádzkujú autobusové linky a mnohé mestá tiež prevádzkujú svoje vlastné mestské autobusové linky. Cestovanie medzimestskými autobusmi zabezpečujú spoločnosti Greyhound, Megabus a Amtrak Thruway Motorcoach.