加利福尼亚大学伯克利分校崛起时期从1952年开始，加州大学开始以一个大学行政系统的身份从伯克利的校园分离、“主席（President）”与“校长（Chancellor）”分离
加州大学现今仅仅是作为一个加州政府对公立大学的管理机构，设有主席等职务，管理所有加州大学系统内的10所大学（校区）
每个加州大学的校区都拥有极大的自主管理权，并设有自己的校长
20世纪60年代，加州大学伯克利分校在越南战争期间由于其学生对于美国政府的抗议而变得全球知名
而1964年在伯克利发起的“言论自由运动 （Free Speech Movement）”更是改变了几代人对政治和道德的看法，伯克利成为了当时美国社会变革的策源地之一
后来为了纪念此次运动，伯克利校园内还建立了“言论自由运动咖啡厅（Free Speech Movement Cafe）”
同一时期，随着自由主义、反抗精神在伯克利兴起，嬉皮士文化（Hippies）在此孕育；而体现反抗精神的代表电影《毕业生》（The Graduate）也以伯克利为背景拍摄，并获得1968年金球奖最佳影片、第40届奥斯卡金像奖最佳影片提名，其电影主题歌《寂静之声》（The Sound of Silence）和《斯卡堡集市》（Scarborough Fair）广为传唱
值得注意的是，以特立独行著称的知名华人女作家张爱玲也于这一时期在伯克利从事学术研究（1969年 -1971年）
学术方面，20世纪前、中期开启了加州大学伯克利分校在数学、自然科学和工程学等学科研究的黄金时代，从那时起伯克利一跃成为世界学术研究的最重要中心之一
华裔数学大师、二十世纪微分几何奠基人陈省身从1960年起一直担任伯克利的数学教授，使得伯克利成为世界微分几何研究中心之一，而著名华裔数学家、菲尔兹奖获得者丘成桐也在1971年在伯克利获得数学博士学位（师从陈省身）
1981年，美国国家科学基金会应陈省身、艾沙道尔·辛格、开尔文·摩尔等人的申请，在伯克利成立了美国国家数学科学研究所，陈省身教授担任研究所首任主任，而数学所的主楼也被命名为“陈省身楼（Shiing-Shen Chern Hall）”
20世纪前期，伯克利物理学教授、原子弹之父罗伯特·奥本海默（J. Robert Oppenheimer）在伯克利成立了“奥本海默理论物理学中心”，吸引了大批顶尖理论物理学家、研究人员，形成“伯克利物理学派”，使得伯克利成为世界理论物理学研究中心之一，后来该研究中心更名为“伯克利理论物理学中心” （Berkeley Center for Theoretical Physics）
1942年，奥本海默被任命为美国原子弹研发计划“曼哈顿计划”（Manhattan Project）的首席科学家，领导曼哈顿计划的各个科学部门，而众多伯克利的物理学家也在曼哈顿计划中做出了卓越贡献，包括后来的“氢弹之父”爱德华·泰勒
同一时期，诺贝尔物理学奖得主欧内斯特·劳伦斯（Ernest O. Lawrence） 于1931年在伯克利校园后山建立“加州大学放射实验室（Radiation Laboratory of the University of California）”，最初主要用于物理学中的粒子回旋加速研究，劳伦斯也于1932年在此发明回旋加速器（Cyclotron），并于1939年获得诺贝尔物理学奖
放射实验室建立后，伯克利迎来了大批顶尖实验物理学家和研究人员，包括后来著名华裔物理学家、美国物理协会第一位女性会长、素有“中国居里夫人”之称的吴健雄（她于1940年取得伯克利物理学博士学位，后通过实验验证了李政道、杨振宁的“弱作用下宇称不守恒”假说，使得后者获得1957年诺贝尔物理学奖）
借由劳伦斯教授发明的回旋加速器，在伯克利的研究学者发现了许多重于92号化学元素铀的元素，包括93号到106号所有14种化学元素（以及43号元素锝和85号元素砹）
其中，97号锫（Berkelium）和98号锎（Californium）就是以伯克利和加州的名字来命名的，而103号铹（Lawrencium）和106号钅喜（Seaborgium）则是分别以欧内斯特·劳伦斯和诺贝尔化学奖得主、伯克利校长格伦·西奥多·西博格（Glenn T. Seaborg）的名字来命名的
第二次世界大战时期，放射实验室承包了“曼哈顿计划”的部分任务，此后该实验室逐步成为了美国最重要的科学研究所之一
1971年，为纪念劳伦斯，放射实验室正式更名为美国劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory），隶属于美国能源部、由加州大学负责具体运行
在美国科学界，美国劳伦斯伯克利国家实验室相当于“卓越”（Excellence）的同义词，截止2016年，与该实验室相关的13个科学家/组织曾获得诺贝尔奖、70位科学家是美国国家科学院的院士、13位科学家获得了科研领域国家最高终身成就奖—美国国家科学奖章、18位工程师当选为美国国家工程院院士、3位科学家被选入医学研究所
此外，劳伦斯伯克利国家实验室还培养了数千名大学理科和工程专业的学生，他们推动着全美国和世界各地的技术革新
前美国能源部部长、诺贝尔物理学奖得主朱棣文就曾在2004-2008年担任劳伦斯伯克利国家实验室的主任，同时兼任伯克利物理学教授，而1976年他也从伯克利获得物理学博士学位
工程学方面，伯克利一直与斯坦福大学和麻省理工学院并驾齐驱，处于美国工程科学领域的最前沿
阿尔伯特·爱因斯坦的长子汉斯·爱因斯坦从1947年起一直担任伯克利水利工程学教授，并且还是水利工程学领域的权威——为了纪念他的卓越贡献，美国土木工程师协会还专门设立了“汉斯·阿尔伯特·爱因斯坦奖（Hans Albert Einstein Award）”
世界著名华裔结构工程学家、预应力之父林同炎也毕业于伯克利，之后还担任伯克利的工程学教授，为了纪念他，伯克利还成立了林同炎实验室
而被誉为“非线性电路理论之父”、“细胞式类神经网络之父”的著名华裔工程学家蔡少棠从1971年起也一直担任伯克利电气工程与计算机科学系教授，其大女儿蔡美儿就是著名的“虎妈”
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