Die ersten europäischen Entdecker segelten vom frühen 16. Jahrhundert bis in die Mitte des 18. Jahrhunderts vor der Küste Kaliforniens. Ihre Schiffe fuhren unter den Flaggen Spaniens und Englands.
Die bedeutendste Kolonialmacht, Spanien, fokussierte sich auf seine Gebiete in Mexiko, Peru und den Philippinen. Die Spanier waren bestrebt, ihre Macht um die Küstenlinien des ganzen Pazifiks auszudehnen, wozu auch Kalifornien gehörte. Doch zu jener Zeit erschien den Entdeckern das Gebiet nur als hügliges Grasland, das für die Kolonisierung unattraktiv war. Sie konnten nicht ahnen, dass die Goldvorkommen in Kalifornien ihre Vorstellung vom „Eldorado“ wohl weit übertroffen hätten. Als wichtigste Entdecker Kaliforniens sind vor allem zwei Namen zu nennen: Hernán Cortés und Juan Rodríguez Cabrillo.
Als Hernán Cortés, (ja, genau der...) 1535 im heute als Baja California bekannten Gebiet landete, glaubte er, es sei eine Insel und gab ihr den klingenden Namen einer Romaninsel: California.
In einem 1510 verfassten spanischen Roman von Garci Rodríguez de Montalvo handelt es sich um eine Geschichte einer Insel voller Gold, beseelt von wunderschönen Amazonen und ihrer Königin Califia. Die Romaninsel trägt den Namen, vom Namen der Königin abgeleitet: California.
Im Jahre 1537 liess Cortés auf eigene Rechnung drei Schiffe bauen und beauftragte Francisco de Ulloa, die Westküste des heutigen Mexikos und die Westküste im Allgemeinen zu erkunden und die Nordwest-Passage hin zum Atlantik zu finden. Die Expedition stand unter einem unguten Stern und schon bald wurde Francisco de Ulloa zur Rückkehr gezwungen. Die Berichte über seine Reisen entlang Niederkaliforniens haben massgeblich zur Fortdauer des im 17. Jahrhundert verbreiteten Irrtums, Kalifornien wäre eine Insel, beigetragen.
Ob Cortés abermals auf Gold aus war oder er tatsächlich auf Amazonen hoffte, entzieht sich unserer Kenntnis. So wie aber über Hernán berichtet wird, ist anzunehmen, dass es wohl Ersteres war, und das ihn dazu bewog, rein präventiv natürlich, schon einmal den richtigen und sehr vielversprechenden Namen zu wählen!
Die Halbinsel Baja California hat eine Länge von über 1200 km und eine Breite von 80 bis 220 km. Als später der Irrtum bemerkt wurde, hat man ganz pragmatisch das ganze Gebiet in Unter- und Ober-California aufgeteilt.
Cabrillo verliess den Hafen von Navidad in der Nähe des heutigen Manzanillo in Mexiko am 24. Juni 1542. Seine Expedition war ausgerüstet für eine Dauer von zwei Jahren und bestand aus drei Schiffen, unter ihnen das Flaggschiff San Salvador, das von Cabrillo selbst entworfen worden war.
Am 28. September 1542 ging er bei San Diego am Point Loma als erster Europäer an Land und erklärte seine Entdeckung zum Besitz der Spanischen Krone. Ursprünglich gab er diesem Ort den Namen San Miguel, er wurde jedoch 1602 von Sebastián Vizcaíno in San Diego umbenannt. Am 3. Oktober verliess die Expedition die Bucht von San Diego. Am 6. Oktober erreichte sie San Pedro, am 9. Santa Monica, am 10. San Buenaventura, am 13. Santa Barbara und am 17. Point Concepcion. Im weiteren Verlauf der Reise entlang der kalifornischen Küste gelangten sie bis auf die Höhe von San Francisco, ohne jedoch die Bucht von San Francisco zu entdecken. Am 23. November kehrte die Expedition um und verbrachte die nächsten drei Monate im Winterquartier auf der Insel San Miguel. Hier wurde Cabrillo bei einer Auseinandersetzung mit Indianern am 24. Dezember 1542 schwer verletzt und verstarb kurz danach.
Seine Mannschaft führte die Reise unter Führung des ersten Steuermanns Bartolomé Ferrelo bis zum Rogue River in Oregon fort, bis sie mangels Vorräten und wegen des einsetzenden Winters nach Mexiko umkehren mussten. Sie erreichten Navidad am 14. April 1543.
Francis Drake, der Edelpirat in inoffiziellen Diensten seiner Majestät der Königin Elisabeth I, landete am 5. Juni 1579 an der Westküste Nordamerikas, unweit des heutigen San Francisco in einer Bucht, die später nach ihm „Drakes Bay“ benannt wurde. Da die dort lebenden Indianer freundlich auf seine Ankunft reagierten, nahm Drake das Land für die englische Krone in Besitz und nannte es „Nova Albion“. Der Entdeckung folgte jedoch, auch Jahre später, keine englische Besiedlung.
1768 unternahm Gaspar de Portolà eine Expedition zur Besiedlung von Alta California. Sie erreichten das heutige San Diego, errichteten dort das Presidio und zogen dann über Santa Monica, Santa Barbara und San Simeon zur San Francisco Bay. Obwohl sie eigentlich die Bucht von Monterey gesucht und gefunden hatten, erkannten sie sie nicht und zogen daran vorbei. Portolàs Gruppe entdeckte als erste europäische Entdecker die Bucht von San Francisco, obwohl spanische Schiffe bereits seit mehr als 200 Jahren daran vorbeisegelten.