케팔로니아섬(현대 그리스어: Κεφαλλονιά 또는 Κεφαλονιά, 이탈리아어: Cefalonia) 또는 케팔레니아섬(고대 그리스어: Κεφαλληνία)은 그리스 서부의 이오니아 제도 가운데 가장 큰 섬이며, 이타키섬과 더불어 행정 구역상으로는 케팔로니아 현(케팔로니아 이타키 현)에 속하고, 현내 9개 시군 중 8곳이 케팔로니아 섬에 있다. (이타키섬은 개별 자치지역을 이룬다)
이 섬의 이름은 신화상의 인물인 케팔로스에서 나온 것으로, 혹자는 이 이름을 문자 그대로 해석하여 섬의 모양을 이르는 "머리 모양의 섬"을 뜻한다고 주장하기도 한다.
