Село Стара Водолага знаходиться на правому березі річки Мжа, вище за течією на відстані 4 км розташоване село Федорівка, нижче за течією на відстані 1,5 км розташоване село Павлівка, на протилежному березі — село Бахметівка. Поруч проходить автомобільна дорога Т 1901.
За даними на 1864 рік у казеному селі Староводолазької волостіВалківського повіту мешкало 979 осіб (485 чоловічої статі та 494 — жіночої), налічувалось 106 дворових господарств, існували православна церква та винокуренний завод[2].
Станом на 1914 рік кількість мешканців зросла до 1580 осіб[3].
12 червня 2020 року, розпорядженням Кабінету Міністрів України № 725-р «Про визначення адміністративних центрів та затвердження територій територіальних громад Харківської області», увійшло до складу Нововодолазької селищної громади[5].
19 липня 2020 року, в результаті адміністративно-територіальної реформи та ліквідації Нововодолазького району, село увійшло до складу новоутвореного Харківського району[6].
↑Историко-статистическое описание Харьковской епархии: в 2-х томах. Х. Издательство «Харьковский частный музей городской усадьбы», 2011 г. – Т.1. - с. 241.