Musicalmente, "We Belong Together" é uma canção derivada do R&B e do pop, sendo construída sobre um arranjo de piano com uma simples backbeat subestimada. Em termos líricos, trata sobre o desespero de uma mulher com o retorno de seu ex-amante. A faixa recebeu análises positivas da mídia especializada, a qual prezou a sua composição, sua produção e o retorno de Carey ao R&B. Os vocais de Carey no número também foram elogiados. Comercialmente, o single obteve êxito comercial ao liderar a Billboard Hot 100 por 14 semanas não-consecutivas, sendo a segunda canção com maior permanência na liderança da tabela, apenas atrás de "One Sweet Day", também de Carey. Consequentemente, finalizou o ano de 2005 como a faixa mais vendida nos Estados Unidos, sendo mais tarde condecorada como a mais vendida da década de 2000 no mesmo país. Ao redor do mundo, a canção culminou nas tabelas da Austrália e dos Países Baixos, classificando-se entre as dez melhores posições no Canadá, na Dinamarca, na Europa, na Hungria e em outras seis regiões.

O vídeo musical correspondente foi dirigido por Brett Ratner e estreou em 11 de abril de 2005. Concebido como a segunda parte do vídeo musical de "It's Like That, que apresentou Carey em sua festa de despedida, o projeto apresenta Carey se casando com um homem mais velho e poderoso; contudo, ela foge da cerimônia com seu ex-amante, que ainda a ama. Após o seu lançamento, surgiram rumores de que o vídeo trazia uma conexão ao casamento de Carey com o ex-chefe da Sony Music Entertainment Tommy Mottola, ocorrido em 1993. Como forma de divulgação, a cantora apresentou "We Belong Together" em diversas cerimônias e programas televisivos, como os MTV Movie Awards e MTV Video Music Awards de 2005, a parada de quatro de julho da loja Macy's, Top of the Pops, The Tonight Show with Jay Leno e The Oprah Winfrey Show. Além disso, Carey a incluiu no repertório de suas turnês The Adventures of Mimi (2006) e Angels Advocate Tour (2009-10).