Övertidspropositionen ökade med 4,9 miljoner pund under året, och polisen vid Nato-toppmötet anfördes som orsak.
Totalt spenderade de fyra walesiska styrkorna 16,9 miljoner pund under 2014-15, en ökning från nästan 12 miljoner pund under 2013–14. Den högsta övertidsbetalningen var till en Gwent polisen hastighet kameraoperatör som tjänade £ 23.024.
BBC Radio 5 Live fick siffrorna med hjälp av Freedom of Information begäran.
Trettion styrkor svarade på begäran och av dessa rapporterade South Wales-polisen den största procentuella ökningen för övertidsutgifter under det senaste året, från 5,2 miljoner pund 2013/14 till 8,4 miljoner pund 2014/15.
En talesman sade att 1.500 av dess officerare var bland 9.500 från hela Storbritannien inblandade i att se efter säkerheten för världens ledare i september förra året.
Den extra kostnaden återkrävdes från inrikesministeriet.
Polisen sade att ytterligare övertidskostnader berodde på särskilda evenemang, såsom rugby- och fotbollsmatcher, som också kunde återvinnas från evenemangsarrangörer.
Under tiden såg Gwent-polisen, som var inblandad i att övervaka Nato-händelserna på Celtic Manor, sina övertidskostnader öka med 40 procent till en räkning på 2,7 miljoner pund, en ökning från 1,9 miljoner pund.
Dyfed-Powys Polisen såg övertidskostnader öka med 33% till totalt 2,4m £, upp £ 600 000, och North Wales Polisen spenderade ytterligare £ 350.000, en ökning med 12%, till £ 3,2m jämfört med 2013-14.
Nästan 17 miljoner pund betalades ut som övertid till poliser och personal över hela Wales förra året.