Η σονάτα για βιολοντσέλο είναι ένα μουσικό έργο για σόλο τσέλο και συνοδεία σε τρεις ή τέσσερις κινήσεις. Η συνοδεία είναι κανονικά στο πιάνο, αν και η προηγούμενη μουσική έκανε χρήση ενός συνεχόμενου. Μια σονάτα ξεκινά κανονικά με μια κίνηση αλέγρου, συνεχίζει με πιο αργή κίνηση και τελειώνει με μια άλλη γρήγορη κίνηση, όπως ένα ροντό. Εάν η σονάτα του βιολοντσέλου είναι σε τέσσερις κινήσεις, η τρίτη μπορεί να είναι ένα λεπτό. Η πρώτη κίνηση μπορεί να είναι σε μορφή σονάτας – παίρνοντας τη δομή μιας έκθεσης, ανάπτυξης και ανακεφαλαιοποίησης – αν και αυτή η μορφή δεν χρησιμοποιείται απαραίτητα.
Το βιολοντσέλο είναι ένα όργανο της οικογένειας βιολιού των οποίων οι τέσσερις χορδές είναι συντονισμένες στα τέλεια πέμπτα. Είναι το μεγαλύτερο έγχορδο όργανο που χρησιμοποιείται στη σύγχρονη ορχήστρα, εκτός από το κοντραμπάσο. Ο χαμηλότερος τόνος του βιολοντσέλου σε σύγκριση με το βιολί του δίνει έναν ξεχωριστό ήχο ως σόλο όργανο που θεωρείται ότι μοιάζει περισσότερο με την ανθρώπινη ανδρική φωνή. Οι σονάτες για βιολοντσέλο με συνοδεία πιάνου θεωρούνται τεχνικά δύσκολο να γραφτούν, λόγω της πρόκλησης να συνδυαστεί ο χαμηλός τόνος του βιολοντσέλου με τις μπάσες του πιάνου.
Οι πρώτες σονάτες για βιολοντσέλο γράφτηκαν από συνθέτες όπως ο Αντόνιο Βιβάλντι. Αργότερα, η σονάτα του βιολοντσέλου διερευνήθηκε επίσης από τον Λούντβιχ βαν Μπετόβεν και τον Γιοχάνες Μπραμς. Παραδείγματα σονάτων βιολοντσέλου από τον 20ο αιώνα περιλαμβάνουν αυτά των Έντβαρντ Γκριγκ, Σάμιουελ Μπάρμπερ και Μπέντζαμιν Μπρίτεν. Το βιολοντσέλο προτιμάται ως σόλο όργανο λόγω της ομορφιάς του τόνου του και οι συνθέτες έχουν γράψει έργα για το όργανο παρά τις προκλήσεις που παρουσιάζονται. Ο Φρέντερικ Σόπεν έπασχε πολύ από τη σονάτα του για βιολοντσέλο και, παρά τη μουσική του εμπειρία, λέγεται ότι αφιέρωσε τόσο πολύ χρόνο στη διαγραφή αποσπασμάτων όσο και στην προσθήκη νέων τμημάτων.
Το ύφος και ο τόνος των σονάτων για βιολοντσέλο ποικίλλουν από τη μια περίοδο στην άλλη και σύμφωνα με την προσέγγιση του συνθέτη κάθε έργου. Ο Βιβάλντι έγραψε τις σονάτες του για βιολοντσέλο σε μπαρόκ στιλ με ένα μεγάλο συνεχές. Τα χρησιμοποίησε για να εκφράσει ένα στοχαστικό ύφος, δημιουργώντας στοχαστικές εναρκτήριες κινήσεις σε αντίθεση με το μεγαλύτερο μέρος της γραφής του για άλλα όργανα. Η Σονάτα του Τσέλο του Σεργκέι Ραχμάνινοφ στο G Minor είναι γραμμένη στο ύφος της Ρομαντικής Περιόδου και δίνει το ίδιο βάρος στο βιολοντσέλο και το πιάνο στο έργο. Αργότερα κατά τον 20ό αιώνα, η σονάτα του βιολοντσέλου του Σεργκέι Προκόφιεφ ήταν μάλλον πιο χαρούμενη σε τόνους, αποδεικνύοντας ότι ο ήχος του βιολοντσέλου μπορεί να αντιπροσωπεύει κάτι περισσότερο από τη σκέψη και την τραγωδία.