Cefalónia a regionális egység legnagyobb szigete, 773 km2 (300 mi2) területet foglal el, népsűrűsége pedig 55 fő/km2 (140/mi2). Argostoli ad otthont a sziget lakosságának egyharmadának. Lixouri a prefektúra második legnagyobb városa, és a két város együttvéve a prefektúra lakosságának körülbelül kétharmadát adja.
A Petalas-sziget és az Asteris-sziget a két nagy sziget, bár lakatlanok.
A Cephalonia egy földrengési zónában található, és évente több száz apró, fel nem számolt rengés történik. 1953-ban egy nagy földrengés pusztított a sziget gyakorlatilag minden falujában, és csak az északi Fiskardo maradt sértetlenül.
A Melissani-tó, a Drogarati-barlangok és az Argostoli melletti Koutavos-lagúna szintén figyelemre méltó természeti adottságok.
A sziget változatos biológiai sokféleséggel büszkélkedhet, beleértve számos őshonos és nem gyakori fajt. Egyes helyszíneket az Európai Unió Natura 2000 területté nyilvánított.
Az 1628 méter magas Ainos-hegy a sziget legmagasabb pontja; nyugatról északnyugatra a Paliki-hegység, amely magában foglalja a Lixourit, valamint Geraneiát (Gerania) és Agia Dynatit. Az Ainos-hegy csúcsa egy fenyőfákkal tarkított természeti park.
Az erdőgazdálkodás ritka a szigeten, bár fatermelése az egyik legnagyobb a Jón-szigeteken, de kevesebb, mint a peloponnészoszi Eliaé. Az 1990-es években és a 2000-es évek elején elterjedtek az erdőtüzek, amelyek továbbra is jelentős veszélyt jelentenek az emberekre.
Fauna
Cephalonia jól ismert a veszélyeztetett fafejű teknős populációjáról, amely a sziget déli partja körül számos strandon fészkel. A veszélyeztetett mediterrán szerzetesfóka, a Monachus monachus apró kolóniája is él a sziget partján, különösen a part azon részein, amelyek a domborzati viszonyok miatt az emberek számára megközelíthetetlenek. Az ezen a partszakaszon található barlangok nagyszerű helyek a fókák számára, hogy megszülessen kölykeiket és szoptassa őket életük első néhány hónapjában.
A sziget köztudottan az európai fenyő nyest otthona.
A szigeten több mint 200 madárfajt figyeltek meg.