戰國中期，齊、秦兩強東西對峙，韓、魏兩國因連年遭受秦軍入侵，便倒向齊國，欲借強齊之力以抗秦；齊國與楚國籤訂盟約，聯合齊楚韓魏四國合縱伐秦。為了破壞四國合縱，在公元前305年，秦國與楚國聯姻；次年，又割讓上庸之地與楚國結盟。
公元前303年，齊國以楚國背叛盟約，不守信義為由，聯合韓、魏伐楚。楚國向秦國求援，並送太子橫入秦為質，秦國出兵救楚，三國聯軍聽聞秦國出兵，便下令撤軍。
公元前302年，入秦為質的太子橫和一秦國大夫起了衝突，失手將人打死，然後逃回了楚國，殺死官員已是大罪，不辭而別又失了禮節，秦國對此很氣惱，秦、楚關係決裂。
公元前301年，楚國沒有秦國做靠山，齊宣王任命匡章為將，再次率領韓、魏、齊三國聯軍攻打楚國，楚懷王派唐昧率軍迎戰，雙方在垂沙隔水列陣，對峙長達六個月。齊宣王見戰事毫無進展，空耗國力，便派使者到前線，催促匡章儘快渡河開戰。匡章對使者說道：「目前戰機尚未成熟，貿然開戰就是讓萬千弟兄們去送死，請恕我不能從命。」
匡章派人加快速度偵察到可以渡河的地方，由於河邊對岸有楚軍把守，開展偵查工作十分困難。這時有一個漁夫看到他們在找可以渡河的地方，就對他們說：「其實楚軍已經告訴你們答案了，凡是防守兵力少的肯定是水深的地方，重兵把守的地方就是你們要找的淺水之地。」
匡章知道後喜出望外，立即下令整理軍隊，挑選精兵趁黑夜渡河，向楚軍發動突然襲擊。楚軍這邊因為聯軍長時間無法渡河，已經放鬆警惕，遭到襲擊後倉促迎戰，最終楚軍大敗，楚將唐昧戰死。聯軍乘勝追擊，又迅速攻佔數城，楚國被迫向齊求和，派太子橫入齊為質。
垂沙之戰後，唐昧的部將莊蹻（讀敲）帶領部眾發動叛亂，攻破楚國都城郢都，戰敗加內亂，加重了楚國在這場戰役中的損傷。垂沙之戰，即是齊國對楚國的報復，也是秦、楚關係破裂的直接後果，楚懷王在外交上左右搖擺，反覆橫跳，最終釀成了孤立無援、只能挨打的局面。經過此次戰役，楚國國力削弱，再也無力與秦、齊爭霸。