水冷・空冷エンジンで、冷却が追いつかずにエンジンが適温を上まわっている状態。
サーキットなどで連続高回転の走行を続けたり、ラジエータのクーラント漏れなどで起こる。
オーバーヒートの警告灯が点灯した場合、そのまま走行を続けると最悪エンジンの抱きつき・焼きつき、ガソリンエンジンだと自然発火によるバルブからのバックファイヤが起こるため、すぐさま停止してエンジンを冷却する必要がある。
ただし、クーラント漏れでない場合や空冷エンジンの場合は、停まっているよりも回転数を抑えて走った方が冷却効率が良い。
なお、間違えてもエンジンルームに水をかけてはいけない*1。
転じて、何かを短時間に集中的に行ったあとに来る虚無感などを指すこともある。(例:試験勉強でオーバーヒートしちゃった)
関連語:オーバークール
*1:熱した金属を急冷するとパイプなどがカチ割れる