Jerry Brown beordrade "alla nödvändiga och livskraftiga åtgärder" för att stoppa det.
Mer än 2.000 familjer har flyttats från sina hem, och många människor har rapporterat att de känner sig sjuka på grund av läckaget, som började i oktober.
Den härstammar från ett stort underjordiskt lagerfält i Porter Ranch i utkanten av Los Angeles.
Gasen spyr ut i atmosfären så snabbt att brunnen nu står för ungefär en fjärdedel av statens totala utsläpp av metan - en extremt stark växthusgas.
Brunnen ligger i ett bergigt område mer än en kilometer från bostadsområden, men invånarna har klagat över hälsoeffekter som huvudvärk, illamående, kräkningar och andningssvårigheter.
"Låt oss kalla det en miljö- och folkhälsokatastrof," Tim O'Connor, en advokat med Environmental Defense Fund, berättade BBC: s miljökorrespondent, Matt McGrath.
"När det gäller tidslinjer kommer detta att överträffa problemet med klyftan olje med en miles. Vad vi vet är att klimatekvivalenten av denna läcka är som att bränna hittills nästan 700 miljoner liter bensin eller så är det samma mängd föroreningar som 4,5 miljoner bilar som släpps ut varje dag, det är tragiskt."
Metan - huvudkomponenten i naturgas - är en mycket stark växthusgas, som kan fånga solstrålning i atmosfären.
Den tillhör en kategori gaser som kallas kortlivade klimatföroreningar.
Medan metan och andra kortlivade föroreningar finns kvar i atmosfären under relativt kort tid jämfört med andra gaser, säger Kaliforniens Air Resources Board att "när det mäts i termer av hur de värmer atmosfären, kan deras påverkan vara tiotals, hundratals, eller till och med tusentals gånger större än koldioxid".
BBC: s Matt McGrath säger att de stora mängder kraftfull gas som läcker kan ha en betydande inverkan på klimatförändringen.
Invånarna har klagat på illamående, huvudvärk och andra symtom, men bruksföretaget säger att "forskare håller med om att naturgas inte är giftig och att dess luktämne är ofarligt i de små mängder som det tillförs naturgas".
Hälsovårdstjänstemän i området har sagt att de långsiktiga effekterna av att utsättas för gasen är okända.
Det allmännyttiga företaget tillhandahåller tillfällig inkvartering eller pengar till de fördrivna invånarna, och flera tusen personer i Porter Ranch har flyttats medan gasen fortsätter att läcka och reparationer äger rum.
Men enligt CBS News har bara 2.200 familjer flyttats trots att 6500 har ansökt om hjälp.
"Du har barn som går i skolan utanför sina kvarter, familjer som bor på hotell", säger Paula Cracium, ordförande i Porter Ranch Grannskapsrådet. "Ju längre detta pågår desto mer stress finns det."
En trasig insprutningsbrunn rör ca 500 ft (152,4 m) under ytan tros vara boven bakom läckan, säger rapporter. Sådana rör används av allmännyttiga företag för att föra in gas i marken för lagring fram till en senare tidpunkt då den kan dras tillbaka och säljas för användning.
Det är inte känt varför röret sprack.
Anläggningen, ett utarmat oljefält, förvärvades av Southern California Gas Company (SoCal Gas) för årtionden sedan för att användas som en naturlig lagringsanläggning för gas som leds in från så långt bort som Kanada, enligt Los Angeles Times.
Att använda tidigare oljefält som lagring för naturgas är ganska vanligt i USA. US Energy Information Administration säger att "de flesta befintliga naturgaslagring i USA är i utarmat naturgas eller oljefält som ligger nära förbrukningscentra", som den stora storstaden Los Angeles-området.
Reparationsarbetet har gått långsamt på grund av läckans natur.
SoCal Gas har försökt täppa till läckan vid flera tillfällen, enligt LA Times. Deras första försök omintetgjordes av isformationer som hindrade en cocktail av kemikalier och lera från att nå läckagepunkten. Ytterligare sju försök misslyckades eftersom det uppåtgående trycket av läckande gas var större än det tryck som de kunde använda för att driva den lerkemiska cocktailen i jorden.
Ingenjörer började då oroa sig för att om de utövade ytterligare tryck skulle de kunna skada rören ytterligare och förvärra läckan.
Den nya planen är att borra två nya "relief brunnar" som skulle använda mindre-obstructed och större rörledningar för att föra in lera-kemisk cocktail i systemet långt under den punkt där röret tros ha spruckit. Men företaget säger att denna plan kan ta månader och skulle inte vara klar förrän i februari eller mars.
Under tiden installerar företaget stora nätskärmar runt läckageplatsen för att försöka hindra den oljiga dimman från att spruta ner på samhället.
"Den här katastrofens fläck kommer att märkas under ganska lång tid", säger Cracium.
Guvernören i Kalifornien har förklarat ett undantagstillstånd i en förort till Los Angeles över läckandet av metangas från ett underjordiskt lagerfält.