Der Hauptort Overath liegt etwa 25 Kilometer östlich von Köln im Aggertal im Bergischen Land. Die weiteren Ortslagen befinden sich im Aggertal, im angrenzenden Sülztal und auf den umliegenden Anhöhen.

Höchster Punkt des Stadtgebietes, und auch des gesamten Rheinisch-Bergischen Kreises, ist mit 348 m ü. NHN der Kleine Heckberg bei Federath.

An Overath grenzen (im Uhrzeigersinn) im Westen Rösrath und im Nordwesten Bergisch Gladbach (beide Rheinisch-Bergischer Kreis), im Norden Kürten (Rheinisch-Bergischer Kreis), im Nordosten Lindlar und im Osten Engelskirchen (Oberbergischer Kreis) sowie im Südosten Much, im Süden Neunkirchen-Seelscheid und im Südwesten Lohmar (Rhein-Sieg-Kreis).

Bei seiner ersten Erwähnung um 1065 hieß der Ort „Achera“ (nach der Agger). Vermutlich wegen der Ansiedlung an der Aue-Rodung änderte sich der Name zu „Ouerode“ (etwa 1280), „Ovverode“ (1304), „Overadt“ (1582), und schließlich zu „Overath“. Damals übertrug der Kölner Erzbischof Anno II. den Hofverband Achera – aufgeteilt in Oberacher (achera superior) und Unteracher (achera inferior) – mit allem Zubehör an die von ihm gegründete Abtei Siegburg, wodurch der Abt von Siegburg Grund- und Lehnsherr in Overath wurde. Anno hatte Ober- und Unteracher vom Utrechter Bischof beziehungsweise von einem Grafen Konrad durch Tausch erworben. Im Jahre 1363 wird Overath, nach vorheriger Verpfändung der Gerechtsame im Jahre 1311 und der niederen Gerichtsbarkeit von Overath und Altenrath an den Grafen Adolf VI. von Berg, durch die Übertragung von Amt Löwenberg mit an die Grafen von Berg übertragen. Danach gehörte Overath zum Herzogtum Berg, nach der Bergischen Ämtereinteilung wurde Overath dem Amt Steinbach zugeordnet.