Въпреки че Калифорния е най-известна със своите мегафауни бозайници, като например Саблезъб тигър и директният вълк като туристически атракции, държавата има дълбока изкопаема история, простираща се чак до периода на Камбрия. За съжаление динозаврите по-скоро липсват. Те със сигурност са живели в Калифорния, както навсякъде другаде в Северна Америка през мезозойската ера, но благодарение на хигиите на геологията, те не са се запазили добре в архива на изкопаемите. Тук са открити най-важните динозаври и праисторически животни, открити в държавата Еврика.
В Саблезъб тигър (често наричан от името си на рода, Smilodon) е далеч и най-известният (и най-често срещаният) праисторически бозайник от Калифорния, благодарение на възстановяването на буквално хиляди пълни скелети от известната яма La Brea Tar в центъра на Лос Анджелис. Това плестоцен хищник беше умен, но очевидно не е достатъчно умен, тъй като цели глутници саблезъби попаднаха в каката, когато се опитаха да пируват с вече изтръгната плячка.
Почти толкова изобилен в записа на изкопаеми, колкото и Саблезъбият тигър Дире Волф е особено подходящо животно, което е живяло в Калифорния, имайки предвид главната си роля в HBO сериала Игра на тронове. Както при Smilodon, многобройни скелети на Dire Wolf (име на род и вид) Canis dirus) са били драгирани от ямите Ла Бреа Тар, демонстрирайки, че тези две мускулести мегафауни, бозайници с приблизително еднакъв размер, се състезават за една и съща плячка.
Единственият динозавър, открит някога в Южна Калифорния, и от малкото динозаври, които са открити в целия щат, Aletopelta беше 20-футов, двутонен ankylosaurи по този начин близък роднина на много по-късния и по-известен Анкилозавър. Подобно на много праисторически животни, Алетопелта е открита напълно случайно; пътен екипаж извършваше строителни работи в близост до Карлсбад, а вкаменелостта на Алетопелта беше възстановена от ров, който беше изкопан за канализационна тръба.
Калифорнозавър е един от най-примитивните ихтиозаври („рибни гущери“), все още идентифицирани в записа на вкаменелости, предадени от сравнително нехидродинамичната форма на това морско влечуго (къса глава, кацнала на луковично тяло) и сравнително къси плавници. Объркващо, това късно триас рибоядът често е наричан Shastasaurus или Delphinosaurus, но палеонтолозите предпочитат Californianosaurus, вероятно защото е по-забавно.
Едно от малкото праисторически животни, открити някога в близост до Фресно, Плотозавър е бил дълъг 40 фута, пет тона мозазаври, семейството на морски влечуги, които доминират в световните океани към края на варовит месечен цикъл. Необичайно големите очи на Плотозавър сочат, че той е особено ефективен хищник на други морски влечуги, т.е. но, за съжаление, не е достатъчно ефективен, за да не бъде изчезнал, заедно с всичките му роднини от мосасаур, от K / T метеорно въздействие.
В праисторически кит Цетотериумът, един вид от който се простирал по бреговете на Калифорния преди милиони години, може да се счита за по-малка, елегантна версия на съвременния сив кит. Подобно на съвременния си потомък, Цетотериум филтрира планктон от морска вода с помощта на балинови плочи. Вероятно е бил плячкосан от гиганта праисторически акули от миоцен епоха, списък, който включва 50-футовия дължина, 50 тона Megalodon, най-голямата праисторическа акула, която някога е живяла.
Въпреки че саблезъбият тигър и директният вълк са най-известните мегафауна бозайници за да бъдат възстановени от ямите La Brea Tar, те бяха далеч от единствените комично гигантски пухкави зверове от плейстоцен Калифорния. Също така се развиват това състояние Американски Мастодон, the Гигантски земни ленивци, и на Гигантска мечка с късо лице, всички от които са изчезнали малко след последната ледникова епоха, жертви на климатичните промени, както и на лов от коренноамерикански племена.