Obergösgen ist eine politische Gemeinde im Bezirk Gösgen des Kantons Solothurn in der Schweiz.

Obergösgen liegt auf 390 m ü. M., zwischen Olten und Aarau, 4 km ostnordöstlich der Stadt Olten (Luftlinie). Das Dorf erstreckt sich in einer weiten Niederung des Aaretals nördlich der Aare, am Jurasüdfuss, im Osten des Solothurner Mittellandes.

Die Fläche des 3,6 km² grossen Gemeindegebiets umfasst einen Abschnitt des Solothurner Niederamtes. Die südliche Grenze verläuft teils entlang der alten Aare, die hier einen weiten Bogen nach Südosten zeichnet, teils auf der Niederterrasse südlich der alten Aare. Ein Grossteil des Wassers der Aare wird unterhalb von Olten in einen Seitenkanal (Gösger Kanal) abgeleitet und durch das bei Niedergösgen gelegene Elektrizitätswerk Olten-Gösgen genutzt. Der mittlere Teil des so genannten Schachen, der Insel zwischen dem ursprünglichen Aarelauf und dem Gösger Kanal, gehört ebenfalls zu Obergösgen. Von der Aare erstreckt sich der Gemeindeboden nordwärts über die breite Talniederung und die Ebene von Obergösgen bis auf das Tägermoos. Hier fliesst von Norden her der Stegbach in die Ebene und mündet östlich von Obergösgen in die Aare. Nordöstlich des Stegbachs reicht das Gebiet auf die Höhe des Buerwaldes, in dem mit 453 m ü. M. der höchste Punkt von Obergösgen liegt. Von der Gemeindefläche entfielen 1997 21 % auf Siedlungen, 29 % auf Wald und Gehölze, 43 % auf Landwirtschaft und etwas mehr als 7 % war unproduktives Land.

Zu Obergösgen gehören die Siedlung Schachen (384 m ü. M.) auf der Niederterrasse südlich der alten Aare, das Wohn- und Industriequartier Sandacker (382 m ü. M.) zwischen der Aare und dem Gösger Kanal und die Siedlung Stegbach (400 m ü. M.) am gleichnamigen Bach östlich an das Dorf anschliessend. 

Nachbargemeinden von Obergösgen sind im Norden Lostorf, im Osten Niedergösgen, im Süden Däniken und Dulliken sowie im Westen Winznau.