Иако је Калифорнија најпознатија по својим сисавцима из мегафауне, попут Сабљаста тиграста и директ вук као туристичке атракције, држава има дубоку фосилну историју која се протеже све до периода камбријске државе. Диносаура, нажалост, прилично нема. Они су сигурно живели у Калифорнији, као и свуда у Северној Америци током мезозојске ере, али захваљујући геолошким разликама, нису се добро очували у евиденцији фосила. Овде су најзначајнији диносауруси и праисторијске животиње откривени у држави Еурека.
Тхе Сабља-зуб тигра (често назван именом рода, Смилодон) је далеко најпознатији (и најчешће) праисторијски сисар Калифорнија, захваљујући опоравку буквално хиљаде комплетних костура из чувене јаме Ла Бреа Тар у центру Лоса Ангелес. Ово Плеистоцен предатор је био паметан, али очигледно не довољно паметан, јер су се читави гомиле сабљастих зуба заробили у музи приликом покушаја гозбе већ промашеним пленом.
Скоро једнако богат у фосилним записима као и Сабљаста зуб Дире Волф је посебно погодна животиња која је живела у Калифорнији, с обзиром на главну улогу у ХБО серији
Игра престола. Као и код Смилодона, бројни скелети Дире Волфа (име рода и врсте) Цанис дирус) избачени су из јама Ла Бреа Тар, демонстрирајући да су се ова два мишићава, сразмерно велика сисара мегафауне, такмичила за исти плен.Једини диносаурус који је икада откривен у јужној Калифорнији, и неколицина диносауруса који су откривени у целој држави, Алетопелта био је висок два метра, двотонски анкилосаур, а тиме и блиски сродник много каснијег и бољег познатог Анкилосаурус. Као и многе праисторијске животиње, Алетопелта је откривена потпуно случајно; грађевински радови обављали су грађевинске радове у близини Царлсбада, а фосил Алетопелта извађен је из јарка који је ископан за канализациону цев.
Калифорносаур је један од најпримитивнијих ихтиозаури („рибљи гуштери“) који су још увек идентификовани у запису о фосилима, како их је издао релативно нехидродинамички облик овог морског гмизавца (кратка глава смештена на гомољастом телу) и упоредно кратки пахуљице. Збуњујуће, ово касно Триассиц јести рибу често називају Схастасаурус или Делпхиносаурус, али палеонтолози више воле калифорносаурус, вероватно зато што је забавнији.
Једна од ретких праисторијских животиња која је икада откривена у близини Фресна, Плотосаурус је био дугачак 40 стопа, пет тона мосасаур, породица морских гмизаваца који су доминирали светским океанима до краја Креде раздобље. Необично велике очи Плотосауруса указују на то да је он посебно ефикасан грабежљивац других морских гмизаваца, али, на жалост, није довољно ефикасан да га не би изумрли, заједно са свим својим рођацима из Мосасаура К / Т утицај метеора.
Тхе праисторијског кита Цетотхериум, једна врста која је прешла обале Калифорније пре милионе година, може се сматрати мањом, лежернијом верзијом модерног сивог кита. Попут свог модерног потомка, Цетотхериум је филтрирао планктон из морске воде уз помоћ плочица са балама. Вероватно га је дивио див праисторијске ајкуле од Миоцен епоха, ростер који укључује 50 тона дугачку 50 тона Мегалодон, највећа праисторијска ајкула која је икада живела.
Иако су Сабљаста Тигра и Дире Вук најпознатији мегафауне сисара да би се извукли из јама Ла Бреа Тар, били су далеко од јединих комично гигантских крзнених звери из плеистоцена у Калифорнији. Такође су се проматрале ове државе Амерички Мастодон, тхе Гиант Гроунд Слотх, и Џиновски медвед кратког лица, које су изумрле недуго након последњег леденог доба, жртве климатских промена, као и лова од стране индијанских племена.