Линкор был построен военно-морской верфью Мэйр Айленд в Валледжо, штат Калифорния. Его киль заложили 25 октября 1916 года, спуск на воду состоялся 20 ноября 1919-го. Укомплектовали линкор 10 августа 1921 года в качестве флагмана Тихоокеанского флота.
В течение двадцати лет, с 1920-го по 1941-и, «Калифорния» служил флагманом Тихоокеанского флота США, затем флагманом линейного флота.
В ходе атаки на Перл-Харбор "California" получил не такие уж смертельные для линкора повреждения. В 08.05 в левый борт линкора попали две торпеды: одна перед носовой надстройкой, другая - под башню ГК Главный калибр №3.
В 08:25 одна из бомб, попавшая под носовой надстройкой с правого борта, пробила несколько палуб, срикошетировала от 2-й палубы (главной броневой) и взорвалась, выведя из строя погреб зенитного боезапаса и убив около 50 человек. В главной палубе образовалась огромная дыра, начался сильный пожар. Наконец, еще одна бомба взорвалась в воде рядом с носовой частью левого борта, открыв в обшивке большую пробоину. Из-за принятой через нее воды линкор быстро осел носом более чем на метр.
Несмотря на все усилия экипажа, корабль продолжал принимать воду - вскоре она с левого борта поднялась выше 3-й палубы (противоосколочной) и стала медленно заполнять отсеки выше ватерлинии. Из-за потери электроэнергии средств для откачки поступающей в корпус воды практически не осталось. Моряки пытались вручную делать работу машин и механизмов, включая подачу снарядов к зениткам. Удушливые пары нефти и мазута, распространившиеся по всему кораблю, заставили многих вспомнить о химическом оружии, которое якобы применили японцы. Это только добавило паники, хотя среди экипажа отмечались и случаи героизма - люди оставались на боевых постах, до самой гибели продолжая выполнять свои обязанности. В 08:55 удалось восстановить подачу электроэнергии и поднять давление в пожарных магистралях. Пожары удалось взять под контроль, а в 09:10 "California" уже мог дать ход, имея пары в четырех котлах. К этому времени на борт прибыли кэптен Банкли и адмирал Пай, добравшийся до базы на грузовике. Но прежде, чем он отдал приказ начать движение, пламя от горящей в воде нефти охватило корму. Командир в 10:02 приказал экипажу оставить корабль, но спустя 13 минут, когда ветер переменился и отогнал горящую нефть, поступил приказ всем вернуться на борт. Но людей удалось вернуть на корабль только спустя час. Для воодушевления экипажа главстаршина Коннер догадался закрепить на корме боевой флаг, который так и не смогли поднять во время прерванной утренней церемонии.
Хотя приблизившиеся тральщики «Вирео» и «Боболинк» пытались откачивать воду своими насосами и передали на линкор переносные водоотливные средства (насосы с бензиновыми двигателями), "California" продолжал заполняться водой. Переборки не держали, разрушенные вентиляционные каналы открывали новые пути для воды. Как сказал один из моряков, "мы просто перекачивали весь Перл-Харбор через корабль". Положение можно было спасти с помощью водолазов, но в условиях горящей на поверхности нефти и взбаламученного ила такая попытка для них была равносильна самоубийству. Только ночью 10 декабря линкор перестал погружаться, опустившись в ил на дне гавани с креном 6,5° на левый борт, так что над водой виднелись только надстройки. Всего на нем из экипажа 1666 человек (из них 120 офицеров) погибло и пропало без вести 98 человек (из них 6 офицеров), а 61 (3 офицера) был ранен.
Линкор подняли со дна 24 марта 1942 года и поставили в сухой док Перл-Харбора для предварительного ремонта. 7 июня он своим ходом отправился на верфь Пьюджет Саунд для окончательного устранения повреждений и модернизации. Требовалось улучшить защиту, остойчивость, установить новые зенитные батареи и системы управления огнем. Только 31 января 1944 года «Калифорния» вышел из Бремертона в пробный поход к Сан-Педро, а 5 мая он покинул Сан-Франциско для участия в операции по захвату Марианских островов. Командовал линкором кэптен X. П. Бёрнет.
Линкор сыграл одну из ключевых ролей в операции в заливе Залив Лейте. Кроме обычных бомбардировок берега и поддержки войск ему довелось принять участие в уничтожении части японского флота в проливе Суригао 25 октября.
6 января 1945 года корабль становится мишенью для одиночного пилота-камикадзе, который на своем самолете врезается в верхнюю часть командного поста. Горящие остатки самолета упали на главную палубу, уничтожая зенитные орудия и пулеметы - Бофорсы и Эрликоны. Возникший пожар удалось погасить достаточно быстро, но потери оказались достаточно велики - 16 офицеров и 26 матросов погибли сразу, а вскоре от ран скончалось еще 13 человек. Повреждения же, причиненные кораблю, оказались настолько серьезными, что его пришлось вновь направить в США на ремонт. Но до конца войны линкор вновь оказался в строю и даже успел принять участие в бомбардировке Окинавы.
7 августа 1946 "California" поставили в резерв, 14 февраля 1947-го разукомплектовали, а 10 июля 1959 года продали на слом.