Hoewel Californië vooral bekend staat om zijn megafauna-zoogdieren, zoals de Saber-Toothed Tiger and the Dire Wolf als toeristische attractie heeft de staat een diepe fossiele geschiedenis die helemaal teruggaat tot het Cambrium. Dinosaurussen ontbreken helaas nogal. Ze woonden zeker in Californië, zoals ze overal in Noord-Amerika deden tijdens het Mesozoïcum, maar dankzij de grillen van de geologie zijn ze niet goed bewaard gebleven in het fossielenbestand. Hier zijn de belangrijkste dinosaurussen en prehistorische dieren die in de staat Eureka zijn ontdekt.
De Sabeltand tijger (vaak aangeduid met de geslachtsnaam Smilodon) is verreweg het beroemdste (en meest voorkomende) prehistorische zoogdier van Californië, dankzij het herstel van letterlijk duizenden complete skeletten uit de beroemde La Brea-teerputten in het centrum van Los Angeles. Deze Pleistoceen roofdier was slim, maar duidelijk niet helemaal slim genoeg, omdat hele pakken sabeltanden vast kwamen te zitten in de modder toen ze probeerden te smullen van een reeds vastgebonden prooi.
Bijna net zo talrijk in het fossielenbestand als de Sabeltandtijger, de Dire Wolf is een bijzonder geschikt dier om in Californië te hebben gewoond, gezien zijn hoofdrol in de HBO-serie Game of Thrones. Net als bij Smilodon, talrijke skeletten van de Dire Wolf (geslacht en soortnaam Canis-virus) uit de La Brea-teerputten zijn gebaggerd, wat aantoont dat deze twee gespierde, ongeveer even grote megafauna-zoogdieren streden om dezelfde prooi.
De enige dinosaurus die ooit in Zuid-Californië is ontdekt, en van de weinige dinosaurussen die in de hele staat zijn ontdekt, Aletopelta was een 20 voet lang, twee ton ankylosaur, en dus een naaste verwant van het veel latere en bekendere Ankylosaurus. Zoals veel prehistorische dieren werd Aletopelta per ongeluk volledig ontdekt; een wegbemanning deed bouwwerkzaamheden in de buurt van Carlsbad en het fossiel van Aletopelta werd geborgen uit een greppel die was opgegraven voor een rioolbuis.
Californosaurus is een van de meest primitieve ichthyosauriërs ("vishagedissen"), maar geïdentificeerd in het fossielenbestand, zoals verraden door de relatief niet-hydrodynamische vorm van dit mariene reptiel (een korte kop op een bolvormig lichaam) en relatief korte zwemvliezen. Verwarrend, zo laat Trias viseter wordt vaak Shastasaurus of Delphinosaurus genoemd, maar paleontologen geven de voorkeur aan Californosaurus, waarschijnlijk omdat het leuker is.
Een van de weinige prehistorische dieren die ooit in de buurt van Fresno zijn ontdekt, Plotosaurus was een 40 voet lang, vijf ton mosasaurus, de familie van mariene reptielen die tegen het einde van de wereld de oceanen van de wereld domineerden Krijt periode. De ongewoon grote ogen van Plotosaurus wijzen erop dat het een bijzonder effectief roofdier is van andere mariene reptielen, maar helaas niet effectief genoeg om niet uitgestorven te worden, samen met al zijn mosasaur familieleden, door de K / T Meteor Impact.
De prehistorische walvis Cetotherium, waarvan één soort miljoenen jaren geleden de kusten van Californië bereikte, kan worden beschouwd als een kleinere, slankere versie van de moderne grijze walvis. Net als zijn moderne afstammeling filterde Cetotherium plankton uit zeewater met behulp van baleinplaten. Het werd waarschijnlijk door de reus aangevallen prehistorische haaien van de Mioceen tijdperk, een selectie die de 50-voet lange, 50 ton omvat Megalodon, de grootste prehistorische haai die ooit heeft geleefd.
Hoewel de Sabeltandtijger en de Dire Wolf de meest bekende zijn megafauna zoogdieren om te worden hersteld van de La Brea-teerputten, waren ze verre van de enige komisch gigantische harige beesten van het Pleistoceen in Californië. Ook deze toestand rondsluipend waren de Amerikaanse Mastodon, de Giant Ground luiaard, en de Reuze kortharige beer, die allemaal kort na de laatste ijstijd uitstierven, slachtoffers van klimaatverandering en de jacht door indianenstammen.