Westheim liegt an der Diemel, etwa drei Kilometer oberhalb der Ostgrenze des Stadtgebiets. Die Landschaft gehört noch zum Bereich des Waldecker Tafellandes, das jedoch hier vom Tal der Diemel durchschnitten wird und weiter nördlich ins Sintfeld übergeht bzw. nordöstlich ins Eggegebirge.
Der alte Ortskern befindet sich auf dem linken Flussufer auf einer etwas höher gelegenen Flussterrasse. Das hohe Alter der Siedlung ist sehr wahrscheinlich durch die hochwasserfreie und damit verkehrsgünstige Lage begründet. Erst in jüngerer Zeit wurde die Siedlungsfläche auch nach Süden auf die tieferliegende Talaue sowie nach Norden auf die angrenzenden steilen Berghänge ausgedehnt.
Die erste urkundliche Erwähnung von Westheim stammt aus dem Jahr 1082 im Zusammenhang mit einem adeligen Geschlecht, das sich „Herren von Wesheim“ nannte. Etwa 70 Jahre später, im Jahr 1150, gründeten Mönche aus Corvey eine Kirche in Westheim, wodurch der Ort zum Pfarrort wurde.
Mitte des 14. Jahrhunderts versiegen die Nachrichten über die Westheimer Herren. Anstelle des mittelalterlichen Ortsadels traten die Herren von Calenberg, die bis zu ihrem Aussterben im Jahr 1813 ununterbrochen in Westheim ansässig waren und als Wiederbegründer des Ortes gelten. Nach mehrfachem Besitzerwechsel gelangte das Haus Westheim in den Besitz der Familie von Stolberg, heute der Familie von Twickel.
Im Jahr 1816 wurde die Gemeinde Westheim dem neu gegründeten Kreis Büren zugeordnet, in dem sie zum Amt Wünnenberg gehörte. Noch heute bestehen einige Verbindungen zum Altkreis Büren. Die kommunale Neugliederung im Jahr 1975 besiegelte die bereits zuvor erkennbare Ausrichtung auf das Mittelzentrum Marsberg, zu dem Westheim seither als Ortsteil der neuen Großgemeinde Marsberg gehört.
Westheim zeichnet sich vor allem durch eine optimale Verkehrsanbindung aus. Bereits 1831 wurde der Ort an das Straßennetz und 1873 an das Schienennetz mit eigenem Bahnhof angeschlossen. Im Jahr 1972 wurde das Teilstück der Bundesautobahn 44 fertiggestellt, dass nur drei Kilometer an der Ortsgrenze von Westheim vorbeiführt. Seit 1906 versorgt ein Wasserkraftwerk an der Diemel den Ort mit Gleichstrom.
Diese verkehrsgünstige Lage führte in den letzten Jahrzehnten zu einer intensiven Siedlungs- und Wirtschaftstätigkeit. Westheim verfügt über eine Vielzahl an Handwerks- und Gewerbebetrieben. Die gesundheitliche Grundversorgung der Bevölkerung ist durch ein medizinisches Versorgungszentrum sowie eine Apotheke sichergestellt. Das im Osten gelegene Industriegebiet wächst stetig weiter; heimische wie auch auswärtige Unternehmen siedeln sich dort an und schaffen Arbeitsplätze.
Die Landwirtschaft ist zwar vor vielen Jahren bereits aus dem Ortskern ausgesiedelt worden, aber keineswegs verschwunden. Noch heute bewirtschaften Westheimer Landwirte eine große Fläche Ackerland und betreiben Viehzucht.