Stämningen menar på att 18 producenter har gjort produkter innehållande PFAS, trots att de visste om hälsoriskerna.
Andra delstater som North Carolina och New York har tidigare skickat in stämningsansökningar mot PFAS-producenter.
"Ingenstans i landet finns det ett fall av den här omfattningen, storleken eller effekten", sade Kaliforniens statsåklagare Rob Bonta. "Vi tar dem till domstol för att hålla dem ansvariga och vi har bevis för att visa att de har skadat ett oräkneligt antal kalifornier".
3M har sagt att de "agerat ansvarsfullt i samband med produkter som innehåller PFAS och kommer att försvara sitt goda miljöarbete".
Dupont sade att de inte borde inkluderas i stämningsansökan då de aldrig producerat produkter innehållandes PFAS.