Podczas gdy większość producentów wiolonczeli buduje swoje wiolonczele z różnych rodzajów drewna, niektórzy inni oferują wiolonczele z konstrukcją z włókna węglowego. Wiolonczele z włókna węglowego są wykonane z włókna węglowego, materiału, który pod wieloma względami przewyższa drewno. Te wiolonczele są tańsze, ale mocniejsze i trwalsze niż modele drewniane. Ogólny kształt tych wiolonczel tylko nieznacznie różni się od tradycyjnych wiolonczel drewnianych. Wiele orkiestr i wiolonczelistów na całym świecie regularnie używa tego szczególnego rodzaju wiolonczeli.
Czasami oczekuje się, że wiolonczele będą grać w zimnych i wilgotnych warunkach. Te warunki przyczyniają się do ciągłego sukcesu wiolonczeli z włókna węglowego. Wielu wiolonczelistów niechętnie gra na swoich drogich drewnianych wiolonczelach w takich warunkach i decyduje się na wiolonczele o konstrukcji z włókna węglowego, ponieważ mogą one wytwarzać dźwięk podobny do drewnianej wiolonczeli. Wiolonczele z włókna węglowego są tańsze, trwalsze, mocniejsze i lżejsze niż większość modeli drewnianych.
Typowy kształt wiolonczeli z włókna węglowego może nieznacznie różnić się od tradycyjnej wiolonczeli drewnianej. Ostre szyje na tradycyjnych wiolonczelach mogą powodować ból w ramieniu. Modele z włókna węglowego są gładkie i zmniejszają prawdopodobieństwo odczuwania bólu ramion podczas gry na instrumencie. Te wiolonczele mają gładkie krawędzie, w przeciwieństwie do modeli drewnianych. Brak drewna sprawia również, że te wiolonczele są dobre dla środowiska, ponieważ niektórzy producenci drewnianych wiolonczel używają w swoich wiolonczelach hebanu, zagrożonego gatunku drzewa, co nie jest problemem w przypadku wiolonczeli z włókna węglowego.
Brak gzymsów na tych wiolonczelach poprawia ogólny dźwięk wytwarzany przez wiolonczelę. Gzymsy na instrumentach strunowych wspierają konstrukcję instrumentu. Instrumenty z włókna węglowego niekoniecznie potrzebują takiego samego poziomu wsparcia strukturalnego od gzymsów jak instrumenty drewniane, a usunięcie gzymsów z instrumentu z włókna węglowego sprawia, że instrument jest bardziej pogłosowy.
Wiele orkiestr wykorzystuje elektryczne wiolonczele z włókna węglowego. Wiolonczele zazwyczaj wytwarzają niskie dźwięki, które są łatwo przytłaczane przez grupy małych instrumentów strunowych. Orkiestry często zawierają wiolonczele z włókna węglowego z zamontowanymi przetwornikami i przedwzmacniaczami zaprojektowanymi w celu zwiększenia obecności dźwięku.
Większość producentów wiolonczeli z włókna węglowego produkuje również smyczki z włókna węglowego, które towarzyszą ich wiolonczeli. Podczas gdy wielu początkujących wiolonczelistów używa łuków z włókna węglowego, wielu doświadczonych profesjonalistów używa ich również, aby zachować swoje drogie łuki z drewna pernambuco. Łuki wykonane z tego drewna łatwo ulegają uszkodzeniu w obecności ekstremalnych upałów i chłodów.