La commune est traversée par les rivières « La Foussarde » et « La Fausse ». Vers 1250, elle porte le nom latin de « Mosterolium », ce qui signifie petit monastère ou habitation d’un ou de quelques moines. Elle passera par plusieurs autres variantes avant de finir par être nommée Mottereau. Ses habitants se nomment les « mottérois » et les « mottéroises ». Cette ancienne seigneurie fût le village natal d’Adrien (de) Bourdoise, l’un des grands réformateurs du clergé au XVIIe siècle en France. Une réforme qui devait instaurer le port de la soutane, ce qui lui valut le surnom de « Messire Soutane ». Dans les années 1810-1820, l’abbé Cochin, pionnier local de la vaccination, est parvenu à extirper la petite vérole dans la commune et les communes environnantes. En 1828, le préfet d’Eure-et-Loir lui décerne une médaille d’argent pour avoir pratiqué gratuitement 982 vaccinations contre cette maladie. Mottereau offre une transition naturelle entre le Perche et la Beauce, elle annonce les paysages proustiens proches de là. On y retrouve une charmante peinture murale à chacune de ses quatre rues. Elle est aussi labellisée « Village Fleuri » et possède sa première fleur. Depuis des siècles, elle est un lieu de pèlerinage actif. Son église Saint-Antoine est romane, elle fut agrandie aux XVe et XVIe siècles et deux de ses vitraux, réalisés à l’Atelier Lorin en 1942, présentent des dominantes du fameux bleu de Chartres. Parmi son patrimoine, un superbe Château privé accueille chaque année la Fête des fleurs et des plantes. On peut aussi y découvrir du bâti insolite comme une fermette privée à colombages, une ancienne école libre de filles convertie en mairie, une fontaine et une ancienne pompe à eau.