Overbefolkning er et scenario hvor befolkningen av levende arter er større enn det finnes livsgrunnlag for i dens økologiske nisje. I dagligtale refererer begrepet vanligvis til forholdet mellom befolkningen av mennesker og miljøet de lever i, for eksempel en by, et land eller planeten Jorden.

Overbefolkning er ikke en betegnelse på antallet eller tettheten av individer, men heller antallet individer sammenlignet med ressursene de trenger for å overleve. Med andre ord er det en sammenheng mellom befolkning og ressurser. Hvis et gitt miljø har en befolkning bestående av 10 individer, men det bare finnes mat og drikkevann for 9 individer, da er det miljøet overbefolket. Dersom en befolkning består av 100 individer og det er mat og drikkevann nok til mer enn 100 individer, da er det miljøet ikke overbefolket.

Overbefolkning kan være resultatet av en voksende befolkning eller et for høyt forbruk av ressurser som ikke er bærekraftige. Fremskritt i teknologi kan redusere trusselen av overbefolkning ved å gjøre nye ressurser tilgjengelig eller ved å øke nyttegraden fra eksisterende ressurser.

Ressurser som blir tatt i betraktning når en anslår om en økologisk nisje er overbefolket kan inkludere drikkevann, mat, husly, varme og så videre. I tilfellet med mennesker er det andre ting som spiller inn, for eksempel tilgang på dyrkbar mark og, for alle unntatt stammer med primitive livsstiler, faktorer som arbeidsplasser, trafikal infrastruktur, penger, utdanning, drivstoff, elektrisitet, medisin, kloakksystem og behandling av avfall.

Verdens befolkning vokser nå med mer enn 75 millioner mennesker per år. Rundt halvparten av disse lever i land hvor det fødes for få til å opprettholde befolkningen. Befolkningsveksten i disse landene skyldes immigrasjon. At en økende global befolkning påvirker klimaet negativt er hittil ikke berørt under FNs klimaavtaler.