Uz trenutnu popularnost i kvalitetu kalifornijskih vina, teško je zamisliti da ih nema zauvijek. Otac Junipero Serra, franjevački misionar, zasadio je prve kalifornijske vinograde u Mission San Diegu oko 1769. Grožđe s crnom kožom proizvedeno od ovih početnih loza prikladno je nazvano Mission grožđe. Vinogradi su naknadno zasađeni u drugim misijama u Kaliforniji, gdje su proizvedena vina korištena i za sakrament i za svakodnevne svrhe. Sve do kasnih 1800-ih, grožđe Mission bilo je ključno u proizvodnji kalifornijskih vina.
Međutim, 1833. godine Jean-Louis Vignes, Francuz, zasadio je nešto uvozne loze. Vignesa je slijedio Mađar Agoston Harazsthy koji je uveo oko 300 sorti grožđa s europske vinove loze. Budući da je Harazsthy osnovao prvu kalifornijsku vinariju, Buena Vista Winery u dolini Sonoma, poznat je kao osnivač kalifornijske industrije vina. Sredinom 1800-ih, zlatna groznica donijela je priljev tragača, što je zauzvrat izazvalo povećanje zasada vinove loze kako bi se pratila povećana potražnja za kalifornijskim vinom.
S vremenom se kalifornijska vinska industrija suočila s dvije velike prijetnje. U 1890-ima mnoge su uvezene europske vinove loze uništene zbog razornog štetnika, filoksere. Zatim, 1920-ih i ranih 1930-ih, zabrana je zaprijetila i kalifornijskoj vinskoj industriji. Nakon ukidanja zabrane, kalifornijsko tržište vina uspjelo se polako oživjeti. Nije to bio lak zadatak; vinarije su zatvorene, oprema je bila u lošem stanju, a grožđe uzgojeno za vrijeme prohibicije nije bilo kvalitetno.
U 1960-ima većina kalifornijskih vina proizvodila se od grožđa Thompson bez sjemenki ili Carignan. Razvojem novih tehnologija u regiji je osnovano nekoliko kvalitetnih vinarija. Prvo međunarodno priznanje za kalifornijske vinarije rezultat je sudjelovanja na degustaciji u Parizu 1976. Zbog načina ocjenjivanja na slijepo, cijeli svijet, a posebno francuski suci, bili su prilično šokirani kada su dva vina iz doline Napa pobijedila svoja francuska parnjaka.
Vina se proizvode u četiri glavne regije Kalifornije, pri čemu je Centralna dolina najveća regija, duga oko 300 milja (483 km); to je također najveće proizvodno područje. Regija Sjeverne obale, sjeverno od zaljeva San Francisco, sadrži poznatu dolinu Napa i okrug Sonoma. Prva komercijalna vinarija u dolini Napa nalazi se na Svetoj Heleni. Chardonnay je dominantno vino proizvedeno u Kaliforniji.