Si on n'a découvert aucun vestige remontant à l'âge du bronze, l'époque mycénienne est, elle, très riche (sites de Mazarakata à Metaxata et de Lakithra). Céphalonie est mentionnée dans l’"Iliade" et l’"Odyssée" d'Homère qui l’appelle Samé. L'île connait à cette époque une période d’apogée, avec des relations commerciales jusque dans les Cyclades. Ces relations prennent fin à peu près au moment de l'éruption de Santorin. Elles se rétablissent deux siècles plus tard. On dispose de très peu d'informations concernant la période allant de l'arrivée des Doriens () au avant notre ère. Céphalonie semble pratiquement renaître au , avec l'arrivée des Corinthiens et des Eubéens. L'île devient alors une étape commerciale sur la route de l'Italie.