Cello sonata adalah karya musik untuk cello solo dan iringan dalam tiga atau empat gerakan. Iringan biasanya pada piano, meskipun musik sebelumnya menggunakan continuo. Sonata biasanya dimulai dengan gerakan allegro, dilanjutkan dengan gerakan yang lebih lambat dan diakhiri dengan gerakan cepat lainnya, seperti rondo. Jika sonata cello ada dalam empat gerakan, gerakan ketiga mungkin minuet. Gerakan pertama mungkin dalam bentuk sonata — mengambil struktur eksposisi, pengembangan dan rekapitulasi — meskipun bentuk ini tidak selalu digunakan.
Cello adalah instrumen dalam keluarga biola yang empat senarnya disetel menjadi perlima sempurna. Ini adalah instrumen senar terbesar yang digunakan dalam orkestra modern, selain dari double bass. Nada yang lebih rendah dari cello dibandingkan dengan biola memberikan suara khas sebagai instrumen solo yang dianggap lebih mirip dengan suara manusia laki-laki. Sonata cello dengan iringan piano secara teknis dianggap sulit untuk ditulis, karena tantangan memadukan nada rendah cello dengan nada bass piano.
Sonata cello paling awal ditulis oleh komposer seperti Antonio Vivaldi. Belakangan, sonata cello juga dieksplorasi oleh Ludwig van Beethoven dan Johannes Brahms. Contoh sonata cello dari abad ke-20 termasuk Edvard Grieg, Samuel Barber dan Benjamin Britten. Cello disukai sebagai instrumen solo karena keindahan nadanya, dan para komposer telah menulis karya untuk instrumen tersebut meskipun ada tantangan yang dihadapi. Frederic Chopin bersusah payah atas sonata cello-nya dan, terlepas dari pengalaman musiknya, dikatakan telah menghabiskan banyak waktu untuk menghapus bagian-bagian seperti menambahkan bagian-bagian baru.
Gaya dan nada sonata cello bervariasi dari satu periode ke periode lain dan sesuai dengan pendekatan komposer masing-masing karya. Vivaldi menulis sonata cello-nya dalam gaya Barok dengan rangkaian besar. Dia menggunakannya untuk mengekspresikan gaya yang bijaksana, menghasilkan gerakan pembukaan kontemplatif yang kontras dengan banyak tulisannya untuk instrumen lain. Cello Sonata karya Sergei Rachmaninoff dalam G Minor ditulis dalam gaya Periode Romantis, dan ia memberikan bobot yang sama pada cello dan piano dalam karya tersebut. Kemudian pada abad ke-20, nada cello sonata Sergei Prokofiev agak lebih ceria, menunjukkan bahwa suara cello dapat mewakili lebih dari sekadar merenung dan tragedi.