Frémont was niet meer in dienst van het leger, maar bleef zich met ontdekkingsreizen bezighouden. In 1848 zocht hij een route door de Rocky Mountains langs de 38e breedtegraad, maar de tocht was een mislukking, waarbij sneeuwstormen aan 11 van zijn 33 mannen het leven kostten. Langs de Gila trok hij in 1849 alsnog naar Californië, waar hij hoorde dat het door hem aangekochte land langs de Mariposa Creek tot de gebieden behoorde waar goud was ontdekt (zie Californische goldrush), wat hem in de volgende jaren tot multimiljonair maakte. Tussen 1849 en 1851 was hij een van de twee eerste senatoren van de nieuwe staat Californië. In 1853 maakte Frémont zijn laatste ontdekkingsreis, van Kansas City westwaarts naar Californië, met als doel het zoeken van een route voor een spoorlijn naar de westkust.