Der Arithmetische Überlauf (englisch arithmetic overflow) oder Zählerüberlauf (engl. counter overflow) ist ein Begriff aus der Informatik. Solch ein Überlauf tritt auf, wenn das Ergebnis einer Berechnung für den gültigen Zahlenbereich zu groß ist, um noch richtig interpretiert werden zu können.
Zumeist wird man dem Überlauf beim Rechnen mit Zweierkomplementzahlen begegnen. So kann es passieren, dass bei der Addition zweier Zahlen mit gleichem Vorzeichen eine Zahl mit anderem Vorzeichen entsteht. In diesem Fall setzt der Prozessor das Überlaufbit. Mit einigen Prozessoren und Programmiersprachen kann ein Überlauf durch einen Laufzeitfehler oder eine Ausnahmebehandlung (Exception) aufgefangen werden.
Der Überlauf hängt immer von der verwendeten Zahlendarstellung ab. Er ist keinesfalls mit dem Übertrag (engl. carry) zu verwechseln.