1830年代初期から少数のアメリカ人交易業者と罠猟師がカリフォルニアに住んでいたものの、アメリカ人の最初の組織的な陸路移民隊は1841年にビドウェル・バートルソン隊である。ロバに食料を積んだこのパイオニアの1隊はまだ検証されていなかったカリフォルニア・トレイルを使って手探りで大陸を横切った。1841年にはまた、アメリカ合衆国探検遠征の陸路探検隊が太平洋岸北西部からシスキュー・トレイルを下ってきた。1844年、ケレイヴ・グリーンウッドが最初の開拓者を案内し荷馬車でシエラネバダ山脈を越えた。1846年、不運なドナー隊はカリフォルニアに入るときに遭難し、人肉食によって悪名を得た。
1827年にメキシコ政府が「追放一般法」を成立させた。この法はスペインで生まれた全ての人（ペニンスラール）を「違法移民」と宣言し、国内からの退去を命じるものだった。当時の宣教師の多くはスペイン人だった。次に1833年8月17日、メキシコ議会は「カリフォルニアにおける伝道所の分離のための法律」を成立させた。サンファン・カピストラーノ伝道所は翌年にこの法律の影響を先ず感じることになった。フランシスコ会はその後間もなく伝道所を放棄し、およそ価値ある物を持ち去ったので、その後地元の者が伝道所の建物を建築資材として略奪するのが普通だった。
1800年代初期からロシア帝国の毛皮罠猟師達が西海岸を探検し、ラッコの毛皮を求めて南のサンディエゴまで下ってきた。1812年8月に起こったスペインとメキシコの間の戦争で生まれた混乱に乗じて、ロシア・アメリカ会社はサンフランシスコの北60マイル (100 km)のソノマ海岸にある現在のボドガ湾近くにロス砦（フォート・ロス）という要塞化した交易基地を造った。この土地はイギリスによって領有権主張されていたが占有はされていなかった。この植民地は1841年まで存在した。エル・プレシディオ・デ・ソノマ、あるいは「ソノマ兵舎」は1836年にマリアーノ・グアダルーペ・バレホ（アルタ・カリフォルニア北部辺境の司令官）によって、ロシア人がこの地域に侵略することを止めるためのメキシコの戦略の一部として建設された。
スペイン人（そして後にはメキシコ人）は、牛や羊を育てられる牧場への転向が可能な大きな土地特許の入植を奨励した。牛皮（大まかに1枚1ドル）や脂肪（獣脂と呼ばれ、蝋燭や石鹸に使われた）が、19世紀半ばまでのカリフォルニアの主要輸出品だった。牧場の所有者達はスペインの地主階級に自分達を擬えた。その労働者には、スペイン語や馬への乗り方を覚えさせられた「ミッション・インディアン」がおもだった。
フニペロ・セラはマヨルカ島（スペイン領）のフランシスコ会の者であり、アルタ・カリフォルニアの伝道所群の多くを設立した。カルロス3世が1768年2月3日にヌエバ・エスパーニャからイエズス会を追放する命令を出した後は、セラが「統領神父」になった。セラは1769年にミッション・サンディエゴ・デ・アルカラを設立した。その年遅く、セラやポルトーラ知事と小さな集団が太平洋岸を北に向かった。彼等は1770年にモントレーに到着し、そこでセラがアルタ・カリフォルニアで2箇所目の伝道所、ミッション・サンカルロス・ボロメオ・デ・カルメロを設立した。
イギリス人ジェームズ・クック船長は1778年の3度目にして最後の探検航海の途中で、HMSレゾルーションに乗って北アメリカ西海岸を航海し、カリフォルニアからベーリング海峡に至るまでの全ての海岸地図を作成した。1786年、ラ・ペルーズ伯ジャン＝フランソワ・ド・ガローがルイ16世に命じられた探検隊で1群の科学者や画家を率い、モントレーで歓迎された。彼等はカリフォルニアの伝道の仕組み、土地および人々について証言を残した。次の数十年間に貿易業者、鯨漁者および科学的任務を帯びた者達が訪れた。
1602年、スペイン人セバスティアン・ビスカイノがカリフォルニア海岸を北のモントレー湾まで進み、そこで上陸した。そこから海岸に沿って陸地を南へ進み、カーメル湾と考えられる所を訪れたと記録した。カリフォルニアの歴史でビスカイノが果たした大きな功績は、モントレー湾地域を停泊地として、また定着に適した土地として記した生き生きした報告書であり、さらに海岸水路の詳細な海図であった（その後200年近くも使用された）。
1579年6月7日、イギリス人探検家フランシス・ドレーク卿がサンフランシスコ湾以北のカリフォルニアの某所で良港を発見し、ノバ・アルビオンと名付けイギリス領と主張した。ドレークが真鍮板を残して去ったその場所は現在不明であり、その後の追従者も無かった。
カリフォルニア海岸を最初に探検したヨーロッパ人はスペイン帝国のために航海したポルトガル人航海士、フアン・ロドリゲス・カブリリョだった。1542年6月、カブリリョは現在のメキシコ西海岸から2隻の舟で探検隊を率いた。9月28日にサンディエゴ湾で上陸し、カリフォルニア島と考えた土地をスペイン領と宣言した。カブリリョとその隊員はチャネル諸島の一つサンミゲルに上陸し、次に海岸沿いにあると考えられたアジア大陸に向かう航路（北西航路）を発見するために北へ進んだ。カブリリョは北のポイント・レイズ（サンフランシスコの北、約50km）まで進んだと考えられるが、航海中の事故で死んだ。遠征隊の残りの隊員は、バルトローメ・フェレロに率いられて、今日のオレゴン州南部にあるログ川まで北上したと見られている。
19世紀の第2四半世紀に少なからぬ変化が起こった。メキシコが1821年にスペインから独立し、カリフォルニアのヨーロッパ人支配を終わらせた。伝道所はメキシコ支配の下でその重要性を減らし、放牧や交易が増加した。1840年代半ばまでにアメリカ人の存在が増加したことでカリフォルニア北部は、スペイン語を話す人々が支配的な南部と分化した。1846年までに、カリフォルニアではスペイン語を話す人々の人口が1万人を下回っており、メキシコ領の人口が少ない地域と比べても少なかった。彼等はカリフォルニオと呼ばれ、約800家族が大半は幾つかの大きな牧場に集中していた。約1,300人のアメリカ人と約500人のヨーロッパ人の混合集団がモントレーからサクラメントに分散し、カリフォルニオが放牧を支配したように、彼等は交易を支配した。成人男性の場合2つの集団はほぼ同数であったが、アメリカ人はより近い時代に到着していた。