Cefalônia é a maior ilha da unidade regional, cobrindo 773 km2 (300 mi2) e com uma densidade populacional de 55 pessoas por km2 (140/mi2). Argostoli é o lar de um terço da população da ilha. Lixouri é a segunda maior cidade da prefeitura, e as duas cidades juntas representam cerca de dois terços da população da prefeitura.
Petalas Island e Asteris Island são as duas grandes ilhas, porém estão desertas.
Cefalônia está localizada em uma zona de terremotos e, a cada ano, ocorrem centenas de pequenos tremores não registrados. Um grande terremoto devastou praticamente todas as aldeias da ilha em 1953, deixando apenas Fiskardo no norte ileso.
O lago Melissani, as cavernas Drogarati e a lagoa Koutavos, perto de Argostoli, também são características naturais notáveis.
A ilha possui uma biodiversidade diversificada, incluindo várias espécies indígenas e incomuns. Alguns locais foram designados como sítios Natura 2000 pela União Europeia.
O Monte Ainos, com 1628 metros de altura, é o ponto mais alto da ilha; a oeste-noroeste estão as montanhas Paliki, que incluem Lixouri, bem como Geraneia (Gerania) e Agia Dynati. O cume do Monte Ainos é um parque natural com abetos.
A silvicultura é incomum na ilha, embora sua produção de madeira esteja entre as maiores nas ilhas jônicas, mas inferior à de Elia no Peloponeso. Os incêndios florestais foram predominantes na década de 1990 e início de 2000, e continuam a representar um perigo significativo para as pessoas.
Fauna
Cefalônia é conhecida por sua população de tartarugas cabeçudas ameaçadas de extinção, que nidifica em várias praias ao redor da costa sul da ilha. Uma pequena colônia da ameaçada foca-monge do Mediterrâneo, Monachus monachus, também vive ao longo da costa da ilha, particularmente em áreas da costa que são inacessíveis às pessoas devido à topografia. As cavernas ao longo deste trecho da costa são ótimos lugares para as focas darem à luz seus filhotes e cuidarem deles nos primeiros meses de vida.
A ilha é conhecida por ser o lar da marta europeia.
Mais de 200 espécies de aves foram avistadas na ilha.