周简王十一年春，郑国发兵攻宋国，全歼抗郑之宋军于勺陵（今河南宁陵南）。由是，“保宋图郑”或“保郑图宋”便成为晋、楚两国争夺中原霸权的焦点。

此时，晋国虽有内部不睦之忧，仍排除晋卿士燮“留外患以警内忧”的主张，决定不失争霸良机，兴师伐郑以救宋，进而与楚决战，重振晋国霸业。

周简王十一年四月，晋厉公为防止郑军阻遏晋军渡河水（黄河），急令与晋国结盟的卫国派兵先趋鸣雁（今河南杞县北），威胁郑军侧背，使其不敢北进；又分遣新军主将郤犫、大夫栾黶联络齐、鲁、卫等国出兵会集郑地鄢陵；同时令下军副将荀罃留守国内，晋厉公亲自统领大军南下，按上、中、下、新四军编成：栾书为中军元帅，指挥全军，士燮为副将；郤锜为上军主将；荀偃为副将；韩厥为下军主将；郤至为新军副将；晋厉公率公族亲兵居中军。

楚共王得知晋军攻郑国，亦亲率楚军及夷兵救郑国，按左、中、右三军编成：司马子反为中军将，指挥三军；令尹子重为左军将；右尹子辛为右军将；楚王率左、右两广（每广30乘）亲兵戎车居中军。楚军由申邑（今河南南阳北）出方城（起自今河南叶县西南沿东南走向至泌阳东北的一条长城）向北疾进，迅速与郑成公所率郑军会合，企图在齐、鲁、卫三国之军到达鄢陵之前与晋军展开决战，以优势兵力制胜。

周简王十一年五月，晋军渡过河水，虽然士燮力主退兵，晋厉公及栾书等多数军将仍坚持既定决心，催军前进，于六月进抵鄢陵。是时，齐、鲁、卫三国之军尚在途中，而楚军及夷、郑之兵已迎头赶至战地。

周简王十一年六月二十九日，楚军不顾兵忌晦日作战，利用晨雾掩护，先机迫近晋军营垒布阵，造成有利于己的战场态势。

晋军统帅栾书自知兵力单薄，且受楚军之逼，主张先避其锋，固营坚守，待诸侯援军到达，以优势兵力转取攻势，乘楚军后退而击破之；郤至则认为楚军将帅不和，郑军阵势不整，夷兵不能成阵，且部伍混杂，纪律松懈，彼此观望后顾，没有战斗意志，力主不待援军而速决取胜。

晋厉公鉴于固守待援尚需时日，则战场情势难以逆料，而乘楚军之隙迅速展开决战，虽兵力不及楚军，亦可获胜，乃弃栾书之谋而从郤至之见；又采纳士燮之子士匄之谋，在营内填井平灶，扩大空间，就地列阵，既可摆脱不能出营布阵的困境，又能隐蔽自己的部署调整。

当楚共王登巢车（瞭望车）观察晋军情况时，陪伴于侧的晋国旧臣伯州犂仅告知晋军动向而不设谋。楚国旧臣苗贲皇伴晋厉公观察楚军阵势，针对楚军精锐集于中军，建议分晋中军之锐加强两翼，先击破楚左、右军，尔后合力围歼其中军。晋厉公及栾书即决定以上军及中军之一部攻楚实力较强的左军，以下军、新军及中军之另一部攻楚实力较弱的右军及郑兵，以护卫厉公的栾（栾书）、范（士燮）二卿族之家兵引诱楚军。

晋军先发制人，开营攻击，绕开营前泥沼，沿两侧而进。楚共王见晋厉公所在中军兵力薄弱，且晋厉公乘车陷于泥沼，乃率王族亲兵戎车攻晋厉公。栾书欲救晋厉公于危急，为其子栾针制止，仍保持全军指挥不乱。晋公族大夫魏锜以箭射中楚共王左目，迫其后退，晋军恢复攻势。楚军得知楚共王负伤，军心动摇，锐气大减。楚右军及郑兵在晋军重兵攻击下，力不能支，迅即溃退。楚中军及左军受此影响，亦向后退却。

楚军在败退中阵势大乱，晋军乘胜全线追击。郤至率新军追楚“王卒”，三遇楚共王而趋避，又协同韩厥所率下军追郑军，恪守不辱伤国君之礼，纵郑成公撤旗逃遁。楚右军及郑军已溃不成军，而楚左军仍边退边战，直至天黑见星犹鼓勇不止。晋军在追击中俘楚国公子茷，至日暮时紧迫楚军于颍水北岸。楚共王以精锐之“王卒”奋力抵御，精于射艺的养由基连发两箭均射中晋卒，叔山冉抓晋卒以投而折车轼，晋军为之震慑，兼因天色已晚，乃停止进攻。

双方激战整日，楚军虽失利，主力尚未大伤。是夜，楚军修缮兵器，补充兵卒，拟于明日再战。晋军更不示弱，故纵楚俘，将晋加紧备战，次日决胜的消息宣告于楚军。楚共王欲召子反商议应敌之策，及见子反醉酒不能议事，自料再战难于取胜，又恐援晋诸侯军于次日到达，楚军以劣势之兵必受惨重损失，若吴国乘其敝而袭楚，则更有社稷之危，乃趁夜率军南撤。

晋军于次日进入楚营，休整三日，尔后旋师。至战斗结束，仅齐军到达战场。楚军退至瑕，子反愧于失职而自杀。

此役，楚国在不利的战略形势下与晋国展开决战已是失策，在有利的战场态势下未能抓住战机出击又是败着。唯楚共王知难而退，趁夜撤军，保全楚军主力，为明智之举。晋军根据楚军阵势及地形特点，当机决策，及时改变部署，灵活使用兵力，以典型的两翼攻击战法制胜，反映出春秋中期野战进攻战术的长足发展。而晋将战中修“礼”，未对楚军作彻底打击，固属春秋时代观念的局限，不足为训。

《史记·卷四·周本纪第四》：二十一年，定王崩，子简王夷立。简王十三年，晋杀其君厉公，迎子周於周，立为悼公。十四年，简王崩，子灵王泄心立。