Caltrans の最も初期の前身は Bureau of Highways でした。 この法律は、1895年にカリフォルニア州議会が制定し、ジェームス・バド知事が署名したものである。 この機関は3人の委員から成り、州の道路システムを分析し、勧告を行うことを任務としていた。 当時は、道路は純粋に地方の責任であったため、州の高速道路システムは存在しなかった。 カリフォルニアの道路は、郡政府が整備する粗末な未舗装道路と、一部の都市にある舗装道路で構成されていたが、この場当たり的なシステムは、急速に増加する州の人口のニーズに対してもはや適切なものではなくなっていた。 1896年11月25日に委員が知事に報告書を提出した後、議会は高速道路局に置き換えた。
州の財政状態の弱さと政治の腐敗により、1907年に議会が高速道路局を工学局に置き換え、その中に高速道路課を設置するまでほとんど進展がなかった。 1910年、カリフォルニアの有権者は州高速道路システム建設のために1800万ドルの債券発行を承認し、1911年に最初のカリフォルニア道路委員会が召集された。 1912年8月7日、最初の建設プロジェクトであるエル・カミーノ・リアルの南サンフランシスコとバーリンゲーム間の区間に着工し、後にカリフォルニア州道82号線の一部となった。 また、1912年には交通研究所が設立され、2018年現在使用されている12の地区事務所の前身となる7つの管理部門が創設された。 当初の7つの部門本部は、以下の場所にあった：
- Willits Mercantile Building for Del Norte, Humboldt, Lake, and Mendocino counties
- Redding C.R..Lassen、Modoc、Shasta、Siskiyou、Tehama、Trinity各郡のBriggs Building
- Sacramento Alpine、Amador、Butte、Calaveras、Colusa、El Dorado、Glenn、Nevada、Placer、Plumas、Sacramento、San Joaquin、Sierra、Solano、Stanislaus各郡向けフォーラムビルディング（Sacraメント、Butte、Calaverus、Plus、Sacramento、Solano、Stanislaus）。 Sutter, Tuolumne, Yolo, Yuba counties
- San Francisco Rialto Building Alameda, Contra Costa, Marin, Napa, San Francisco, Santa Clara, Santa Cruz, San Mateo, Sonoma counties
- San Luis Obispo Union National Bank Building Monterey.Inc, サンベニート、サンタバーバラ、サンルイスオビスポ郡
- Fresno Forsythe Building for Fresno, Inyo, Kern, Kings, Madera, Mariposa, Merced, Mono, Tulare counties
- Los Angeles Union Oil Building for Imperial, Los Angeles.All Rights Reserved, オレンジ郡、リバーサイド郡、サンベルナディーノ郡、サンディエゴ郡、ベンチュラ郡
1913年、カリフォルニア州議会は自動車登録を義務付け、その結果生じた資金を通常のハイウェイ整備に充当することを開始しました。
1921年、州議会は工学部を公共事業部に変更した。
20世紀におけるカルトランスとその前身機関の歴史は、多くの初体験に彩られている。 州内の高速道路にセンターラインを描いた米国初の機関の1つであり、ミシシッピ川以西のフリーウェイを最初に建設し、4段重ねのインターチェンジを最初に建設し、ボッツのドットとして知られる非反射性舗装標識を最初に開発・配備し、高車線専用のフリーウェイ接続ランプを最初に実装した機関の1つでもある。
1967年、ロナルド・レーガン知事は州の交通システムを研究し、大きな改革を勧告するために、交通に関するタスクフォース委員会を結成した。 タスクフォースの提案のひとつは、州の交通政策に関する恒久的な諮問機関として州交通委員会を設立することであった。委員会は後に1978年にカリフォルニア交通委員会に統合される。 1971年9月、州交通委員会は、「すべての交通手段のための交通計画の実行と統合」の責任を負う州交通局の創設を提案した。 レーガン州知事は1972年の州議会演説でこの提案に触れ、ワディ・P・デデデ下院議員はこの趣旨の下院法案69を提出し、州議会で正式に可決、同年末レーガンが署名して成立した。 AB69は、既存の3つの部局を統合して交通局を設立するもので、そのうち最も重要なのは、公共事業局とその高速道路部門であった。 カリフォルニア州運輸省は、1973年7月1日に正式な業務を開始した。