Cefalonia è l'isola principale dell'unità regionale, copre 773 km2 (300 mi2) e ha una densità di popolazione di 55 persone per km2 (140/mi2). Argostoli ospita un terzo della popolazione dell'isola. Lixouri è la seconda città più grande della prefettura e le due città insieme rappresentano circa i due terzi della popolazione della prefettura.
L'isola di Petalas e l'isola di Asteris sono le due grandi isole, tuttavia sono deserte.
Cefalonia si trova in una zona sismica e ogni anno si verificano centinaia di piccoli tremori non registrati. Un grande terremoto devastò praticamente tutti i villaggi dell'isola nel 1953, lasciando illeso solo Fiskardo nel nord.
Anche il lago Melissani, le caverne di Drogarati e la laguna di Koutavos vicino ad Argostoli sono caratteristiche naturali degne di nota.
L'isola vanta una biodiversità diversificata, tra cui diverse specie autoctone e non comuni. Alcune località sono state designate come siti Natura 2000 dall'Unione Europea.
Il monte Ainos, con un'altezza di 1628 metri, è il punto più alto dell'isola; a ovest-nordovest si trovano le montagne Paliki, che includono Lixouri, nonché Geraneia (Gerania) e Agia Dynati. La vetta del monte Ainos è un parco naturale con abeti.
La silvicoltura è rara sull'isola, sebbene la sua produzione di legno sia tra le maggiori delle isole Ionie, ma inferiore a quella di Elia nel Peloponneso. Gli incendi boschivi erano prevalenti negli anni '1990 e all'inizio degli anni 2000 e continuano a rappresentare un pericolo significativo per le persone.
Fauna
Cefalonia è famosa per la sua popolazione di tartarughe caretta caretta in via di estinzione, che nidifica su diverse spiagge intorno alla costa meridionale dell'isola. Anche una minuscola colonia della foca monaca mediterranea in via di estinzione, Monachus monachus, vive lungo la costa dell'isola, in particolare nelle zone costiere inaccessibili alle persone a causa della topografia. Le grotte lungo questo tratto di costa sono luoghi ideali per le foche per dare alla luce i loro cuccioli e allattarli per i primi mesi della loro vita.
L'isola è nota per essere la patria della martora europea.
Sull'isola sono state avvistate oltre 200 specie di uccelli.