Oedheim liegt im Norden des Landkreises Heilbronn, wo der Kocher in seinem Unterlauf vorbeifließt. Die Gemarkung reicht von sanften Hügeln bis in die fruchtbaren Ebenen der Hohenloher-Haller Ebene und Höhenlagen zwischen etwa 150 und 250 Metern. Der Ort selbst breitet sich auf rund 166 Metern aus, umgeben von Lössböden, die seit jeher gute Erträge für die Landwirtschaft bringen. Nachbarorte wie Neckarsulm und Bad Friedrichshall grenzen im Süden und Westen an, während im Osten der Fluss die Grenze zu Neuenstadt am Kocher bildet.
Die ersten Spuren menschlicher Besiedlung stammen aus der Jungsteinzeit, doch die eigentliche Gründung des Ortes geht vermutlich auf die fränkische Landnahme zurück. Der Name deutet auf einen Anführer namens Odo hin, und bereits im Mittelalter spielte Oedheim eine Rolle als Sitz einer Adelsfamilie, die im Dienst der Herren von Weinsberg stand. Durch wechselnde Herrschaften – von Mainz über den Deutschen Orden bis zu Württemberg – blieb der Ort lange von Konflikten geprägt, etwa durch die Auseinandersetzungen zwischen dem Orden und württembergischen Lehensleuten.
Heute ist Oedheim vor allem ein Wohnort für Pendler in die umliegenden Industriezentren. Die Dreifaltigkeitskapelle, vermutlich auf römischen Fundamenten erbaut, und die katholische Kirche St. Mauritius prägen das Ortsbild. Degmarn, ein weiterer Ortsteil, hat mit St. Pankratius eine eigene Kirche. Die ehemalige jüdische Gemeinde hinterließ mit ihrer Synagoge ein weiteres kulturelles Erbe, bevor sie im 20. Jahrhundert verschwand. Die Umgebung mit ihren fruchtbaren Böden und dem nahen Kocher bietet noch immer ein ländliches Gepräge.