從1952年開(kāi)始，加州大學(xué)開(kāi)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、“主席（President）”與“校長(zhǎng)（Chancellor）”分離。加州大學(xué)現(xiàn)今僅僅是作為一個(gè)加州政府對(duì)公立大學(xué)的管理機(jī)構(gòu)，設(shè)有主席等職務(wù)，管理所有加州大學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的10所大學(xué)（校區(qū)）。 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(zhǎng)。

20世紀(jì)60年代，加州大學(xué)伯克利分校在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間由于其學(xué)生對(duì)于美國(guó)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(duì)政治和道德的看法，伯克利成為了當(dāng)時(shí)美國(guó)社會(huì)變革的策源地之一。 后來(lái)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）在此孕育；而體現(xiàn)反抗精神的代表電影《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(chēng)的知名華人女作家張愛(ài)玲也于這一時(shí)期在伯克利從事學(xué)術(shù)研究（1969年 -1971年）。

學(xué)術(shù)方面，20世紀(jì)前、中期開(kāi)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)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(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)應(yīng)陳省身、艾沙道爾·辛格、開(kāi)爾文·摩爾等人的申請(qǐng)，在伯克利成立了美國(guó)國(guó)家數(shù)學(xué)科學(xué)研究所，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，后來(lái)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(guó)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(mén)，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(lái)的“氫彈之父”愛(ài)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(lái)了大批頂尖實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和研究人員，包括后來(lái)著名華裔物理學(xué)家、美國(guó)物理協(xié)會(huì)第一位女性會(huì)長(zhǎng)、素有“中國(guó)居里夫人”之稱(chēng)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(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了李政道、楊振寧的“弱作用下宇稱(chēng)不守恒”假說(shuō)，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(hào)化學(xué)元素鈾的元素，包括93號(hào)到106號(hào)所有14種化學(xué)元素（以及43號(hào)元素锝和85號(hào)元素砹）。其中，97號(hào)锫（Berkelium）和98號(hào)锎（Californium）就是以伯克利和加州的名字來(lái)命名的，而103號(hào)鐒（Lawrencium）和106號(hào)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(zhǎng)格倫·西奧多·西博格（Glenn T. Seaborg）的名字來(lái)命名的。 第二次世界大戰(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(guó)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(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory），隸屬于美國(guó)能源部、由加州大學(xué)負(fù)責(zé)具體運(yùn)行。

在美國(guó)科學(xué)界，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)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(guó)國(guó)家科學(xué)院的院士、13位科學(xué)家獲得了科研領(lǐng)域國(guó)家最高終身成就獎(jiǎng)—美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)隆?8位工程師當(dāng)選為美國(guó)國(guó)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室還培養(yǎng)了數(shù)千名大學(xué)理科和工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，他們推動(dòng)著全美國(guó)和世界各地的技術(shù)革新。  前美國(guó)能源部部長(zhǎng)、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(guó)家實(shí)驗(yàn)室的主任，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(guó)工程科學(xué)領(lǐng)域的最前沿。阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的長(zhǎng)子漢斯·愛(ài)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(guó)土木工程師協(xié)會(huì)還專(zhuān)門(mén)設(shè)立了“漢斯·阿爾伯特·愛(ài)因斯坦獎(jiǎng)（Hans Albert Einstein Award）”。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(xiàn)性電路理論之父”、“細(xì)胞式類(lèi)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”。