La città greca di Kephaloidion prese il nome dal promontorio — la kefalè , la testa — e la città medievale si sviluppò ai suoi piedi. Sulla vetta sovrastante sorge il Tempio di Diana , una struttura megalitica di datazione incerta, e le rovine dell'insediamento bizantino e arabo che ha preceduto la città moderna.

Ciò che ha reso celebre Cefalù è la cattedrale . Ruggero II la fondò nel 1131 , secondo la tradizione per sciogliere un voto dopo essere sopravvissuto a una tempesta, e la destinò a propria sepoltura. Le sue torri gemelle, la sua struttura normanno-arabo-bizantina e il mosaico del Pantocratore ne fanno uno degli edifici più importanti della Sicilia; è inserita nel patrimonio UNESCO insieme ai monumenti arabo-normanni di Palermo e Monreale.

Con la cattedrale arrivò la diocesi , il cui territorio si estendeva nell'entroterra sulle Madonie — motivo per cui un villaggio lontano dal mare può rientrare nella giurisdizione ecclesiastica di Cefalù.

Sotto i Borbone la città fu capoluogo di distretto della Valle di Palermo. La sua economia si basava sulla pesca e sul mare, mentre i paesi di montagna alle spalle vivevano di grano, pastorizia e boschi. Il turismo è arrivato solo nel XX secolo e il centro storico è cambiato meno della costa circostante.