Brown gav ordern när han stod framför tv-kameror i en skidort i Sierra Nevada. Där finns normalt så här års ett mer än meterdjupt snötäcke men nu är där barmark.
- Nu är det ransonering, sade han.
Alla kommunalt ägda gräsmattor i Kalifornien ska nu ersättas med vad som kallas "torktålig landskapsarkitektur", inklusive plastgräs.
Även delstatens nästan 40 miljoner invånare uppmanas att spara vatten. Restauranger ska bara ge sina gäster ett glas vatten på direkt uppmaning.
- Folk måste inse att det är nya tider, sade Brown. Att ge din trevliga lilla gräsmatta en massa vatten varje dag, det är något som hör till det förflutna.
Ransoneringen omfattar även universitet, kyrkogårdar och golfbanor.
Guvernör Brown utlyste redan i fjol en form av katastroftillstånd på grund av vattenbristen, då snötäcket i bergen var det tunnaste sedan det började mätas. Den vattenransonering han proklamerade i onsdags lokal tid är den första i delstatens historia, uppger BBC.
Kritiker anser att guvernör Brown inte går tillräckligt långt.
- Han tillåter fortfarande stora jordbruksföretag och oljeintressen att utarma och smutsa ned vårt dyrbara grundvatten, sade Adam Scow, chef för miljögruppen Food & Water Watch, till BBC.
