În timp ce majoritatea producătorilor de violoncel își construiesc violoncelul din diferite tipuri de lemn, alții oferă violoncel cu construcție din fibră de carbon. Celulele din fibră de carbon sunt fabricate din fibră de carbon, un material care depășește lemnul în multe privințe. Aceste violonceluri sunt mai ieftine, dar mai puternice și mai durabile decât modelele din lemn. Forma generală a acestor violonceluri variază doar puțin față de cele tradiționale din lemn. Multe orchestre și violoncelisti din întreaga lume folosesc în mod regulat acest tip special de violoncel.
Uneori se așteaptă ca violoncelistii să cânte în condiții de frig și umezeală. Aceste condiții contribuie la succesul continuu al violoncelului din fibră de carbon. Mulți violoncelisti sunt reticenți în a cânta violoncelul lor scump din lemn în astfel de condiții și aleg să folosească violonceluri cu construcție din fibră de carbon, deoarece pot produce un sunet similar cu cel al violoncelului din lemn. Celulele din fibră de carbon sunt mai puțin costisitoare, mai durabile, mai robuste și mai ușoare decât majoritatea modelelor din lemn.
Forma tipică a unui violoncel din fibră de carbon poate fi ușor diferită de cea a unui violoncel tradițional din lemn. Gâturile ascuțite ale violoncelului tradițional pot provoca dureri la umăr. Modelele din fibră de carbon sunt netede și reduc probabilitatea de a experimenta dureri la umeri în timpul cântării la instrument. Aceste violonceluri au margini netede, spre deosebire de modelele din lemn. Lipsa lemnului face ca aceste violonceluri să fie bune pentru mediu, deoarece unii producători de violoncel din lemn folosesc abanos, o specie de copac pe cale de dispariție, în violoncele lor, ceea ce nu este o problemă cu un violoncel din fibră de carbon.
Lipsa cornișelor pe aceste violoncel îmbunătățește sunetul general produs de violoncel. Cornișele pe instrumente cu coarde susțin structura instrumentului. Instrumentele din fibră de carbon nu au nevoie neapărat de același nivel de suport structural din cornișe ca instrumentele din lemn, iar îndepărtarea cornișelor de la un instrument din fibră de carbon face instrumentul mai reverberant.
Multe orchestre folosesc violoncelele electrice din fibră de carbon. Violoncelele produc de obicei sunete joase, care sunt ușor depășite de grupuri de instrumente mici cu coarde. Orchestrele includ adesea violonceluri din fibră de carbon cu pickup-uri montate și preamplificatoare concepute pentru a crește prezența sunetului.
Majoritatea producătorilor de violoncel din fibră de carbon produc și arcuri din fibră de carbon pentru a-și însoți violoncelul. În timp ce mulți violoncelisti începători folosesc arcuri din fibră de carbon, mulți profesioniști cu experiență le folosesc și pentru a-și păstra arcurile scumpe din lemn de pernambuco. Arcurile din acest lemn sunt ușor deteriorate în prezența vremii extrem de calde și reci.