Podczas sesji zdjęciowej dla Rolling Stone Perry wytłumaczyła, że jako kalifornijska dziewczyna, postanowiła napisała odezwę do piosenki rapera, który urodził się w Nowym Jorku.
Początkowo utwór miał nazywać się „California Girls”, ale na życzenie menadżera, Katy zmieniła jego pisownię. W ten sposób chcieli ukazać wyrazy uznania dla grupy muzycznej Big Star i ich piosenki „September Gurls”.. Z powodu „wycieku” singla do Internetu wytwórnia piosenkarki postanowiła przyspieszyć jego wydanie z 25 maja 2010 na 7 maja 2010. Tego samego dnia opublikowano okładkę singla, która przedstawia Perry, leżącą na plaży, w fioletowej peruce i bikiniFMQB: Radio Industry News, Music Industry Updates, Arbitron Ratings, Music News and more!.
Odbiór krytyków James Montgomery z MTV nazwał utwór wielką, ciepłą, zdecydowaną melodią popową o tematyce wakacyjnej. Pochwalił go za niezwykle słoneczne syntezatory, siłę głosu Perry oraz część Snoop Dogga, która ukazuje rapera jako stonowanego i gotowego na przybycie ukochanych Cali Girls. USA Today wydał pozytywną recenzję zaliczając „California Gurls” do największych wakacyjnych hitów 2010. Nick Levine z Digital Spy przyznał piosence pięć gwiazdek na pięć, wymieniając refren i tekst jako główne zalety.