Kefalonia ist mit einer Fläche von 773 km2 (300 mi2) und einer Bevölkerungsdichte von 55 Personen pro km2 (140/mi2) die größte Insel der regionalen Einheit. In Argostoli lebt ein Drittel der Inselbevölkerung. Lixouri ist die zweitgrößte Stadt der Präfektur und die beiden Städte zusammen machen etwa zwei Drittel der Bevölkerung der Präfektur aus.
Petalas Island und Asteris Island sind die beiden großen Inseln, allerdings sind sie verlassen.
Kefalonia liegt in einer Erdbebenzone und jedes Jahr ereignen sich Hunderte winziger, nicht aufgezeichneter Erdstöße. Ein großes Erdbeben verwüstete 1953 praktisch alle Dörfer der Insel und ließ nur Fiskardo im Norden unversehrt.
Bemerkenswerte Naturdenkmäler sind auch der Melissani-See, die Drogarati-Höhlen und die Koutavos-Lagune in der Nähe von Argostoli.
Die Insel verfügt über eine vielfältige Artenvielfalt, darunter mehrere einheimische und ungewöhnliche Arten. Einige Standorte wurden von der Europäischen Union als Natura-2000-Gebiete ausgewiesen.
Der Berg Ainos ist mit einer Höhe von 1628 Metern der höchste Punkt der Insel; im Westnordwesten liegen die Paliki-Berge, zu denen Lixouri sowie Geraneia (Gerania) und Agia Dynati gehören. Der Gipfel des Mount Ainos ist ein Naturpark mit Tannen.
Forstwirtschaft ist auf der Insel ungewöhnlich, obwohl die Holzproduktion zu den größten auf den Ionischen Inseln gehört, jedoch geringer ist als die von Elia auf dem Peloponnes. Waldbrände waren in den 1990er und frühen 2000er Jahren weit verbreitet und stellen weiterhin eine erhebliche Gefahr für die Menschen dar.
Fauna
Kefalonia ist bekannt für seine vom Aussterben bedrohte Population der Unechten Karettschildkröte, die an mehreren Stränden an der Südküste der Insel nistet. Eine kleine Kolonie der vom Aussterben bedrohten Mittelmeer-Mönchsrobbe, Monachus monachus, lebt ebenfalls entlang der Küste der Insel, insbesondere in Küstenabschnitten, die aufgrund der Topographie für Menschen unzugänglich sind. Höhlen entlang dieses Küstenabschnitts sind großartige Orte für Robben, um ihre Jungen zur Welt zu bringen und sie in den ersten Monaten ihres Lebens zu säugen.
Die Insel ist als Heimat des Baummarders bekannt.
Auf der Insel wurden über 200 Vogelarten gesichtet.