エンジンのオーバーヒートとは、一部の空冷エンジンを省いて、エンジンを冷却する冷却水の水温が異常に上昇してしまう事や、エンジン本体が過熱してしまう事です。オーバーヒートは最悪エンジン本体の故障の原因にもなってしまう場合があります。
エンジンのオーバーヒートという言葉を使いますが、実際には冷却水の水温が上昇する事で、オーバーヒートに気付く事が通常です。
メーターパネル内部に設置されている水温計は一般的に水温が低い状態をCで、高い状態をHで表します。水温計が1/2上がった状態がニュートラルの状態で、そのエンジンが一番効率良く働いてくれる水温です。同じ半分を指すニュートラルな水温でも、エンジンの種類で設定温度にちがいがあります。
水温計の針がニュートラルから少し上がる位までは、ほとんどの場合異常とまではいえないケースが大半です。
また、ドライバーが不安になってしまう事を考慮して、水温が本当のオーバーヒート状態になるまで、指針が中央までしか動かない車種や、水温計自体が装着されておらず、オーバーヒート警告灯しか付いていない車種もあります。ですので、走行中は水温計や警告灯の動きには注意が必要です。
水温計の指針が2/3位まではエンジンや冷却水にほとんどの場合、変化は認められませんが、2/3を超えるとエンジンのノッキング（燃焼室での異常燃焼）や、ラジエーターキャップから水蒸気がでるなどの変化が起き始めます。
オーバーヒートの原因はさまざまあり、水温を調整するサーモスタットの不良、冷却水の不足、ラジエーターや冷却系等の詰まりなどがあります。
オーバーヒートの状態がひどい場合は、シリンダーヘッドガスケットの破損や、さらに状態がひどいとシリンダーヘッドやシリンダーの変形が起きてしまいます。
こうなってしまうと、正常にエンジンが燃焼しなくなり、エンジンの調子が悪くなります。ヒートゲージの針を見ていない人でもオーバーヒートに気付く状態です。