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労働基準法（労基法）や労働契約（会社が定めた就業規則や会社と労働組合との間で締結された労働協約）で定められた時間を超えて行われる労働。
労基法第32条は、1日8時間、1週40時間を超えて働かせてはならないとしているが、それを超えて働かせることを「法定時間外労働」という。一方、労働契約で定められている労働時間（たとえば労働時間が1日7時間）を超えて働かせることを「所定時間外労働」とよぶ。「法定時間外労働」に対しては、時間外労働をした時間当りの賃金に割増賃金率（25％以上）をかけた額を支払わなければならない（労基法第37条1項）。なお、月60時間を超える時間外労働については、50％以上の割増賃金率をかけた額を支払わなければならない（同条1項但書。2023年4月1日から中小企業も含むすべての使用者が対象となった）。一方、「所定時間外労働」の場合は、法定労働時間内（1日8時間、1週40時間）に収まる残業（たとえば労働時間が1日7時間となっている会社で1時間残業するような場合）については、割増賃金の支払いは不要で、その時間当りの賃金を支払うことで足りる。これを「法定時間内残業」とよぶ。「法定時間外労働」において労働時間の一部または全部に対して賃金または割増賃金を支払うことなく労働を行わせる、いわゆる賃金不払残業（サービス残業）は労基法第37条違反であり、使用者には6か月以内の拘禁刑または30万円以下の罰金が定められている（労基法第119条1号）。
一方、労基法では、次の二つの場合に法定時間外労働が認められている。一つは、災害その他避けることのできない事由によって、臨時の必要がある場合で、行政官庁の許可を受けた場合（事態急迫の場合は事後承認でも可）である（労基法第33条1項）。具体的には、地震、津波、風水害、雪害、爆発、火災などの災害への対応、急病への対応、事業の運営を不可能ならしめるような突発的な機械・設備の故障の修理、などである（基発0607第1号・令和元年6月7日）。もう一つは、労基法第36条に基づいて、事業所単位で使用者と過半数の労働者で組織する労働組合、あるいは過半数組合が存在しないときは労働者の過半数を代表する者とが書面による協定（三六（さぶろく）協定）を締結し、所轄の労働基準監督署長への届出を行った場合である。
三六協定で定めることのできる時間外労働の限度については、従来、時間外労働の限度基準（平成10年厚生労働省告示第154号）によって定まっていた。しかし、「特別条項付き三六協定」を締結すれば、労働時間を延長しなければならない特別の事情がある場合は、この限度時間を超えた時間外労働が可能であった。そのため、事実上、青天井で時間外労働をさせることが可能となり、長時間労働が助長されることとなった。その結果として、「過労死」が社会問題となり、長時間労働の抑制が社会的な課題となった。そこで働き方改革関連法（正式名称は「働き方改革を推進するための関係法律の整備に関する法律」。平成30年法律第71号）による労基法改正に伴い、大企業は2019年（平成31）4月1日から、中小企業は2020年（令和2）4月1日から罰則つきで法律に時間外労働についての上限規制が定められた。原則として、週40時間を超えて労働可能となる時間外労働の上限は、月45時間、かつ、年360時間を上限とする（労基法第36条4項）。しかし、臨時的な特別の事情がある場合として、労使が合意して労使協定を締結した場合には、特例として年の上限が720時間となる（労基法第36条5項）。ただし、労使協定を締結した場合でも、上回ることのできない上限として、①2か月、3か月、4か月、5か月、6か月の平均で、いずれにおいても、休日労働を含んで80時間以内、②単月では、休日労働を含んで100時間未満、③原則を上回る特例の適用は年6か月が上限、と設定されている。これらの基準を超えて時間外労働をさせた場合は労基法第36条違反となり、使用者には6か月以内の拘禁刑または30万円以下の罰金が定められている（労基法第119条1号）。