El 24 de enero de 1848, mientras trabajaba en la construcción del molino, Marshall encontró copos de oro en el río South Fork American. El 2 de febrero de 1848, antes de que llegara la noticia del descubrimiento, se firmó el Tratado de Guadalupe Hidalgo en la Ciudad de México. Este tratado de paz transfería formalmente la soberanía sobre la región a los Estados Unidos. Dos trabajadores del ingenio, Henry Bigler y Azariah Smith, eran veteranos del Batallón Mormón y registraron su experiencia en diarios. Bigler anotó en su diario la fecha en que se descubrió el oro, el 24 de enero de 1848. La reclamación de Sutter al gobierno de los Estados Unidos por los derechos minerales fue investigada por Joseph Libbey Folsom, quien emitió la confirmación del descubrimiento de oro en junio. El primer copo encontrado por Marshall fue enviado al presidente James K. Polk en Washington DC, llegando en agosto de 1848. Ahora se exhibe en el Museo Nacional de Historia Americana, que forma parte de la Institución Smithsoniana.
Al difundirse la noticia del oro, los colonos acudieron en masa al nuevo territorio estadounidense de California. La población pasó de 14.000 no nativos a unos 85.000 recién llegados en sólo un año. En 1849 había aproximadamente 81.000 recién llegados y otros 91.000 en 1850. Muchos se establecieron en la nueva ciudad de Coloma, California, que surgió cerca de Sutter’s Mill. Se hicieron numerosos descubrimientos de oro en California. Durante los siete años siguientes, unas 300.000 personas llegaron a California (la mitad por tierra y la otra mitad por mar) en busca de fortuna, ya fuera extrayendo oro o vendiendo suministros a los buscadores. Esta fiebre del oro de California cambió permanentemente el territorio, tanto por la inmigración masiva como por los efectos económicos del oro. California se convirtió en un Estado de EE.UU. en 1850.