I VM i fotboll 1966 var Overath en av de bästa mittfältarna liksom i VM i fotboll 1970. Han avgjorde bronsmatchen i VM 1970 genom att göra matchens enda mål. Overath sattes åt sidan till förmån för Günter Netzer när Västtyskland vann EM i fotboll 1972.