Sonata za violončelo je glasbeno delo za solo violončelo in spremljavo v treh ali štirih stavkih. Spremlja je običajno na klavirju, čeprav je prejšnja glasba uporabljala continuo. Sonata se običajno začne z alegro gibom, nadaljuje s počasnejšim gibom in konča z drugim hitrim gibom, kot je rondo. Če je sonata za violončelo v štirih stavkih, je lahko tretji menuet. Prvi stavek je lahko v sonatni obliki – po strukturi ekspozicije, razvoja in rekapitulacije –, čeprav ta oblika ni nujno uporabljena.
Violončelo je inštrument družine violin, katerega štiri strune so uglašene v popolne kvinte. To je poleg kontrabasa največji godalni inštrument, ki se uporablja v sodobnem orkestru. Nižji ton violončela v primerjavi z violino mu daje značilen zvok kot solo inštrument, za katerega velja, da je bolj podoben človeškemu moškemu glasu. Sonate za violončelo s spremljavo klavirja veljajo za tehnično težke za pisanje zaradi izziva mešanja nizkega tona violončela z basovskimi notami klavirja.
Najstarejše sonate za violončelo so napisali skladatelji, kot je Antonio Vivaldi. Kasneje sta sonato za violončelo raziskovala tudi Ludwig van Beethoven in Johannes Brahms. Primeri sonat za violončelo iz 20. stoletja so Edvard Grieg, Samuel Barber in Benjamin Britten. Violončelo je zaradi lepote tona priljubljeno kot solo inštrument, skladatelji pa so kljub izzivom, ki so bili predstavljeni, napisali dela za instrument. Frederic Chopin se je zelo potrudil pri svoji sonati za violončelo in kljub glasbenim izkušnjam naj bi porabil toliko časa za brisanje odlomkov kot za dodajanje novih odsekov.
Slog in ton sonat za violončelo sta se od obdobja do obdobja spreminjala in glede na pristop skladatelja posameznega dela. Vivaldi je svoje sonate za violončelo pisal v baročnem slogu z velikim kontinuom. Uporabil jih je za izražanje premišljenega sloga in ustvaril kontemplativne uvodne gibe v nasprotju z večino svojega pisanja za druga glasbila. Sonata za violončelo v g-molu Sergeja Rahmaninova je napisana v slogu romantičnega obdobja, v delu pa daje enako težo violončelu in klavirju. Kasneje v 20. stoletju je bila sonata za violončelo Sergeja Prokofjeva precej bolj veselega tona, kar je dokazalo, da lahko zvok violončela predstavlja več kot razmislek in tragedijo.