L'île doit son nom à Kefalos, le premier roi de la région à l'époque paléolithique. Selon ses habitants, ce roi a fondé les quatre principales villes de l'île, qui étaient Sami, Pachli, Krani et Pronoi et les a nommées d'après ses fils. Cela explique pourquoi l'île s'appelait Tetrapolis (c'est-à-dire quatre villes) à cette époque. Dans l'Antiquité, Céphalonie a participé à la guerre perse et du Péloponnèse aux côtés d'Athènes et de Sparte. Les Romains ont occupé l'île en 187 avant JC après des mois de combats contre la résistance des habitants de l'île. A cette époque, l'ancienne Acropole de Sami a été détruite. Les Romains ont utilisé l'île comme un point stratégique qui les aiderait à conquérir le continent. Pendant cette période, Céphalonie a beaucoup souffert et souvent des invasions et des raids de pirates. La menace des pirates a continué d'augmenter pendant la période byzantine tandis qu'au XIe siècle, l'île est passée sous la domination des Vénitiens et des Espagnols. La capitale a déménagé à Argostoli et l'est toujours à ce jour. La domination vénitienne a pris fin en 1797 avec l'arrivée des Français. Après le traité de Paris, en 1809, les îles Ioniennes passèrent sous la domination des Anglais et l'État ionien fut fondé. Malgré le fait que Céphalonie, comme les autres îles Ioniennes, est restée sous la domination britannique et a échappé au joug turc, ses habitants ont aidé financièrement la Révolution grecque pour l'indépendance des Ottomans qui dominaient le reste de la Grèce. Céphalonie a finalement été unie au reste de la Grèce indépendante en 1864, en même temps que le reste des îles Ioniennes.