Sonata violončelei – tai trijų ar keturių dalių muzikinis kūrinys solo violončelei su akompanimentu. Paprastai akomponuojama fortepijonu, nors ankstesnėje muzikoje buvo naudojamas continuo. Sonata paprastai prasideda allegro judesiu, tęsiama lėtesniu judesiu ir baigiama kitu greitu judesiu, pavyzdžiui, rondo. Jei sonata violončelei yra keturių dalių, trečioji gali būti menuetas. Pirmoji dalis gali būti sonatos forma – ekspozicijos, plėtojimo ir apibendrinimo struktūra, nors ši forma nebūtinai naudojama.
Violončelė yra smuikų šeimos instrumentas, kurio keturios stygos yra suderintos tobulomis kvintomis. Tai didžiausias šiuolaikiniame orkestre naudojamas styginis instrumentas, neskaitant kontraboso. Žemesnis violončelės tonas, palyginti su smuiku, suteikia jai savitą skambesį kaip solo instrumentą, kuris, kaip manoma, labiau primena žmogaus vyrišką balsą. Sonatas violončelei su akompanimentu fortepijonui techniškai sunku parašyti, nes sudėtinga derinti žemą violončelės toną su fortepijono bosinėmis natomis.
Ankstyviausias sonatos violončelei parašė tokie kompozitoriai kaip Antonio Vivaldi. Vėliau sonatą violončelei tyrinėjo ir Ludwigas van Beethovenas bei Johannesas Brahmsas. XX amžiaus violončelei sonatų pavyzdžiai yra Edvardo Griego, Samuelio Barberio ir Benjamino Britteno sonatos. Violončelė yra mėgstama kaip solo instrumentas dėl savo tono grožio, o kompozitoriai parašė kūrinių šiam instrumentui, nepaisant iškilusių iššūkių. Fredericas Chopinas labai stengėsi dėl savo sonatos violončelei ir, nepaisant savo muzikinės patirties, jis praleido tiek pat laiko ištrindamas ištraukas, kiek pridėdamas naujas dalis.
Violončelei skirtų sonatų stilius ir tonas skyrėsi įvairiais laikotarpiais ir pagal kiekvieno kūrinio kompozitoriaus požiūrį. Vivaldi savo violončelei sonatas parašė baroko stiliumi su dideliu kontinuu. Jis naudojo juos, kad išreikštų apgalvotą stilių, sukurdamas kontempliatyvius atidarymo judesius, priešingai nei daugelis jo kūrinių kitiems instrumentams. Sergejaus Rachmaninovo sonata violončelei g-moll parašyta romantizmo laikotarpio stiliumi, kūrinyje vienodai svarstanti violončelei ir fortepijonui. Vėliau, XX amžiuje, Sergejaus Prokofjevo sonatos violončelei tonas buvo daug linksmesnis, o tai parodė, kad violončelės skambesys gali simbolizuoti daugiau nei nerimą ir tragediją.