加州大學(xué)伯克利分校所在的土地是1866年由私立的加利福尼亞學(xué)院（College of California）所買下的，但由于當(dāng)年資金短缺，學(xué)院被州立的農(nóng)業(yè)、礦業(yè)和機(jī)械工藝學(xué)院合并，并在1868年3月23日成立了加利福尼亞大學(xué)（University of California），成為加州大學(xué)系統(tǒng)的前身，也是加利福尼亞州第一所全日程的公立大學(xué)。

學(xué)校于1869年9月開始招生，當(dāng)時(shí)全校共有10個(gè)教職員工與40名學(xué)生。當(dāng)時(shí)，作為加州大學(xué)理事的Frederick H. Billings提議，為了紀(jì)念18世紀(jì)偉大的哲學(xué)家喬治·貝克萊（George Berkeley，注：伯克利市的命名也是為了紀(jì)念這位偉人），在學(xué)校名字中加入“Berkeley”，因此加州大學(xué)正式改名為“加州大學(xué)伯克利分?！保║niversity of California, Berkeley）。（注：加州大學(xué)并沒有所謂的“主校區(qū)”，“分?！敝皇菤v史上翻譯的誤區(qū)；除行政管理方面外，一個(gè)分校等價(jià)于一所相對獨(dú)立的大學(xué)）1870年，學(xué)校創(chuàng)立者Henry Durant 任加州大學(xué)伯克利分校的第一任**（President）。1873年，當(dāng)北樓（North Hall）和南樓（South Hall） 完工后，學(xué)校正式遷入位于伯克利市的新址。第一屆學(xué)生共有167名男性和222名女性學(xué)生組成。從1891年開始，加州富翁Phoebe Apperson Hearst女士不斷地向伯克利進(jìn)行捐贈(zèng)，這使學(xué)校能夠大量開展新的學(xué)科，添置新的教學(xué)設(shè)施。1905年，學(xué)校在伯克利東北部的薩克拉門托（Sacramento）附近設(shè)立“學(xué)校農(nóng)場” （University Farm），之后從伯克利獨(dú)立，成為加州大學(xué)另一個(gè)校區(qū)——加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校。20世紀(jì)30年代，美國教育委員會(huì)向2000名著名學(xué)者進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果伯克利以其“杰出的”和“適宜的”的學(xué)科建設(shè)而躋身美國一流學(xué)府之列——這是美國200余年來公立大學(xué)向東部常春藤大學(xué)發(fā)出的首次挑戰(zhàn)。1942年，美國教育委員會(huì)評定伯克利所擁有的美國頂尖院系數(shù)量躍升為全美第二，僅次于哈佛大學(xué) 。 從1952年開始，加州大學(xué)開始以一個(gè)大學(xué)行政系統(tǒng)的身份從伯克利的校園分離、“**（President）”與“校長（Chancellor）”分離。加州大學(xué)現(xiàn)今僅僅是作為一個(gè)加州政府對公立大學(xué)的管理機(jī)構(gòu)，設(shè)有**等職務(wù)，領(lǐng)導(dǎo)所有加州大學(xué)10個(gè)校區(qū)（分校）。每個(gè)加州大學(xué)的校區(qū)都擁有極大的自主管理權(quán)，并設(shè)有自己的校長。20世紀(jì)60年代，加州大學(xué)伯克利分校在越南戰(zhàn)爭期間由于其學(xué)生對于美國政府的抗議而變得全球知名。而1964年在伯克利發(fā)起的“言論自由運(yùn)動(dòng) （Free Speech Movement）”更是改變了幾代人對政治和道德的看法，伯克利成為了當(dāng)時(shí)美國社會(huì)變革的中心之一 。后來為了紀(jì)念此次運(yùn)動(dòng)，伯克利校園內(nèi)還建立了“言論自由運(yùn)動(dòng)咖啡廳（Free Speech Movement Cafe）” 。同一時(shí)期，隨著自由主義、反抗精神在伯克利興起，嬉皮士文化（Hippies）從伯克利孕育；而體現(xiàn)反抗精神的代表電影之一《畢業(yè)生》（The Graduate）也以伯克利為背景拍攝，并獲得1968年金球獎(jiǎng)最佳影片、第40屆奧斯卡金像獎(jiǎng)最佳影片提名，其電影主題歌《寂靜之聲》（The Sound of Silence）和《斯卡堡集市》（Scarborough Fair）廣為傳唱。值得注意的是，以特立獨(dú)行著稱、充滿自由精神的著名華人女作家張愛玲也于這一時(shí)期在伯克利從事學(xué)術(shù)研究（1969年 -1972年）。學(xué)術(shù)方面，20世紀(jì)前、中期開啟了加州大學(xué)伯克利分校在數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程學(xué)等學(xué)科研究的黃金時(shí)代，從那時(shí)起伯克利一躍成為世界學(xué)術(shù)研究的最重要中心之一。華裔數(shù)學(xué)大師、二十世紀(jì)微分幾何奠基人陳省身從1960年起一直擔(dān)任伯克利的數(shù)學(xué)教授，使得伯克利成為世界微分幾何研究中心之一，而著名華裔數(shù)學(xué)家、菲爾茲獎(jiǎng)（世界數(shù)學(xué)最高獎(jiǎng)）獲得者丘成桐也在1971年在伯克利獲得數(shù)學(xué)博士學(xué)位（師從陳省身） 。1981年，美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）應(yīng)陳省身等人的申請，在伯克利成立了享譽(yù)世界的美國國家數(shù)學(xué)科學(xué)研究所（MSRI），陳省身教授擔(dān)任研究所首任主任，而數(shù)學(xué)所的主樓也被命名為“陳省身樓（Shiing-Shen Chern Hall）” 。20世紀(jì)前期，伯克利物理學(xué)教授、原子彈之父羅伯特·奧本海默（J. Robert Oppenheimer）在伯克利成立了“奧本海默理論物理學(xué)中心”，吸引了大批頂尖理論物理學(xué)家、研究人員，形成“伯克利物理學(xué)派”，使得伯克利成為世界理論物理學(xué)研究中心之一；而后該研究中心更名為“伯克利理論物理學(xué)中心” （Berkeley Center for Theoretical Physics） 。1942年，奧本海默被任命為美國原子彈研發(fā)計(jì)劃“曼哈頓計(jì)劃”（Manhattan Project）的首席科學(xué)家，領(lǐng)導(dǎo)曼哈頓計(jì)劃的各個(gè)科學(xué)部門，而眾多伯克利的物理學(xué)家也在曼哈頓計(jì)劃中做出了卓越貢獻(xiàn)，包括后來的“氫彈之父”、伯克利教授愛德華·泰勒。同一時(shí)期，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主歐內(nèi)斯特·勞倫斯（Ernest O. Lawrence） 于1931年在伯克利校園后山（Berkeley Hills）建立加州大學(xué)放射實(shí)驗(yàn)室（Radiation Laboratory of the University of California），最初主要用于物理學(xué)中的粒子回旋加速研究，勞倫斯也于1932年在此發(fā)明回旋加速器（Cyclotron），并于1939年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 。放射實(shí)驗(yàn)室建立后，伯克利迎來了大批頂尖實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和研究人員，包括后來著名華裔物理學(xué)家、美國物理協(xié)會(huì)第一位女性會(huì)長、素有“中國居里夫人”之稱的吳健雄（她于1940年取得伯克利物理學(xué)博士學(xué)位，后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了李政道、楊振寧的“弱作用下宇稱不守恒”假說，使得后者獲得1957年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)） 。借由勞倫斯教授發(fā)明的回旋加速器，在伯克利的研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)了許多重于92號化學(xué)元素鈾的元素，包括93號到106號所有14種化學(xué)元素（以及43號元素锝和85號元素砹） ；97號锫（Berkelium）和98號锎（Californium）就是以伯克利和加州的名字來命名的，而103號鐒（Lawrencium）和106號钅喜（Seaborgium）則是分別以歐內(nèi)斯特·勞倫斯和諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、伯克利校長格倫·西奧多·西博格（Glenn T. Seaborg）的名字來命名的 。二次大戰(zhàn)時(shí)期，放射實(shí)驗(yàn)室承包了“曼哈頓計(jì)劃”的部分任務(wù)。此后，該實(shí)驗(yàn)室逐步成為了美國最重要的科學(xué)研究所之一。1971年，為紀(jì)念勞倫斯，放射實(shí)驗(yàn)室正式更名為美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory），主要隸屬于美國能源部，由伯克利負(fù)責(zé)具體運(yùn)行 。當(dāng)今在美國科學(xué)界，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室相當(dāng)于“卓越”（Excellence）的同義詞。截止2016年，與該實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的13個(gè)科學(xué)家/組織曾獲得諾貝爾獎(jiǎng) 、70位科學(xué)家是美國國家科學(xué)院（NAS）的院士、13位科學(xué)家獲得了科研領(lǐng)域國家最高終身成就獎(jiǎng)—美國國家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)隆?8位工程師當(dāng)選為美國國家工程院院士、3位科學(xué)家被選入醫(yī)學(xué)研究所 。此外，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室還培養(yǎng)了數(shù)千名大學(xué)理科和工程專業(yè)的學(xué)生，他們推動(dòng)著全美國和世界各地的技術(shù)革新。原美國能源部部長、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主朱棣文就曾在2004-2008年擔(dān)任勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的主任（Director），同時(shí)兼任伯克利物理學(xué)教授，而1976年他也從伯克利獲得物理學(xué)博士學(xué)位 。工程學(xué)方面，伯克利一直與斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院并駕齊驅(qū)，處于美國工程科學(xué)領(lǐng)域的最前沿。阿爾伯特·愛因斯坦的長子漢斯·愛因斯坦從1947年起一直擔(dān)任伯克利水利工程學(xué)教授，并且還是水利工程學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威——為了紀(jì)念他的卓越貢獻(xiàn)，美國土木工程師協(xié)會(huì)還專門設(shè)立了“漢斯·愛因斯坦獎(jiǎng)” 。世界著名華裔結(jié)構(gòu)工程學(xué)家、預(yù)應(yīng)力之父林同炎也畢業(yè)于伯克利，之后還擔(dān)任伯克利的工程學(xué)教授；為了紀(jì)念他，伯克利還成立了林同炎實(shí)驗(yàn)室 。而被譽(yù)為“非線性電路理論之父”、“細(xì)胞式類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之父”的著名華裔工程學(xué)家蔡少棠從1971年起也一直擔(dān)任伯克利電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授，其大女兒蔡美兒就是著名的“虎媽”。 校長的職位在1952年加利福尼亞大學(xué)重新組織和擴(kuò)張時(shí)創(chuàng)設(shè)；自此共有11名校長（Chancellor）：Clark Kerr （1952–1958）Glenn T. Seaborg （1958–1961）Edward W. Strong （1961–1965）Martin E. Meyerson （1965，代理）Roger W. Heyns （1965–1971）Albert H. Bowker （1971–1980）Ira Michael Heyman （1980–1990）田長霖 （1935–2002）（祖籍中國武漢市黃陂區(qū)，著名華裔科學(xué)家）Robert M. Berdahl （1997–2004）Robert J. Birgeneau （2004–2013）Nicholas B. Dirks （2013 - 至今）