Kefalonia is het belangrijkste eiland van de regionale eenheid, met een oppervlakte van 773 km2 (300 mi2) en een bevolkingsdichtheid van 55 personen per km2 (140/mi2). Argostoli is de thuisbasis van een derde van de bevolking van het eiland. Lixouri is de op een na grootste stad van de prefectuur en de twee steden samen zijn goed voor ongeveer tweederde van de bevolking van de prefectuur.
Petalas Island en Asteris Island zijn de twee grote eilanden, maar ze zijn verlaten.
Kefalonia ligt in een aardbevingsgebied en elk jaar vinden er honderden kleine, niet-geregistreerde bevingen plaats. Een grote aardbeving verwoestte vrijwel alle dorpen van het eiland in 1953, waardoor alleen Fiskardo in het noorden ongedeerd bleef.
Het Melissani-meer, de Drogarati-grotten en de Koutavos-lagune bij Argostoli zijn ook opmerkelijke natuurlijke kenmerken.
Het eiland heeft een diverse biodiversiteit, waaronder verschillende inheemse en ongewone soorten. Sommige locaties zijn door de Europese Unie aangewezen als Natura 2000-gebied.
Mount Ainos, met een hoogte van 1628 meter, is het hoogste punt van het eiland; in het west-noordwesten liggen de Paliki-bergen, waaronder Lixouri, evenals Geraneia (Gerania) en Agia Dynati. De top van de berg Ainos is een natuurpark met dennenbomen.
Bosbouw is ongebruikelijk op het eiland, hoewel de houtproductie tot de grootste van de Ionische eilanden behoort, maar minder dan die van Elia op de Peloponnesos. Bosbranden waren wijdverbreid in de jaren negentig en begin jaren 1990 en vormen nog steeds een aanzienlijk gevaar voor de mensen.
Fauna
Kefalonia staat bekend om zijn bedreigde populatie onechte karetschildpadden, die nestelt op verschillende stranden rond de zuidkust van het eiland. Een kleine kolonie van de met uitsterven bedreigde mediterrane monniksrob, Monachus monachus, leeft ook langs de kust van het eiland, met name in delen van de kust die vanwege de topografie ontoegankelijk zijn voor mensen. Grotten langs dit stuk kust zijn geweldige plekken voor zeehonden om hun jongen te baren en ze de eerste paar maanden van hun leven te verzorgen.
Het eiland staat bekend als de thuisbasis van de Europese boommarter.
Op het eiland zijn meer dan 200 vogelsoorten waargenomen.