Kefalonija je glavni otok regionalne enote, ki obsega 773 km2 (300 mi2) in ima gostoto prebivalstva 55 oseb na km2 (140/mi2). V Argostoliju živi ena tretjina prebivalcev otoka. Lixouri je drugo največje mesto v prefekturi in obe mesti skupaj predstavljata približno dve tretjini prebivalstva prefekture.
Otok Petalas in otok Asteris sta dva velika otoka, vendar sta zapuščena.
Kefalonija se nahaja na potresnem območju in vsako leto se zgodi na stotine majhnih, nezabeleženih potresov. Velik potres je leta 1953 opustošil tako rekoč vse otoške vasi, le Fiskardo na severu je ostal nepoškodovan.
Jezero Melissani, kaverne Drogarati in laguna Koutavos blizu Argostolija so prav tako omembe vredne naravne značilnosti.
Otok se ponaša z raznoliko biotsko raznovrstnostjo, vključno z več avtohtonimi in neobičajnimi vrstami. Nekatere lokacije je Evropska unija razglasila za območja Natura 2000.
Gora Ainos, visoka 1628 metrov, je najvišja točka na otoku; na zahodu-severozahodu so gore Paliki, ki vključujejo Lixouri, pa tudi Geraneia (Gerania) in Agia Dynati. Vrh gore Ainos je naravni park z jelkami.
Gozdarstvo je na otoku neobičajno, čeprav je njegova proizvodnja lesa med največjimi na Jonskih otokih, a manjša kot v Elii na Peloponezu. Gozdni požari so bili razširjeni v devetdesetih in zgodnjih dvajsetih letih prejšnjega stoletja in še vedno predstavljajo veliko nevarnost za ljudi.
Živalstvo
Kefalonija je znana po ogroženi populaciji želv kareta, ki gnezdijo na več plažah okoli južne obale otoka. Ob obali otoka živi tudi majhna kolonija ogrožene sredozemske medvedice Monachus monachus, predvsem na delih obale, ki so zaradi topografije nedostopni ljudem. Jame vzdolž tega odseka obale so odlična mesta za tjulnje, kjer skotijo svoje mladiče in jih dojijo prvih nekaj mesecev svojega življenja.
Znano je, da je otok dom kune borovke.
Na otoku so opazili več kot 200 vrst ptic.