Tšellosonaat on kolme-neljaosaline muusikateos soolotšellole ja saatele. Saateks on tavaliselt klaver, kuigi varasemas muusikas kasutati kontinuot. Sonaat algab tavaliselt allegro liigutusega, jätkub aeglasema liigutusega ja lõpeb teise kiire liigutusega, näiteks rondoga. Kui tšellosonaat on neljaosaline, võib kolmas olla menuett. Esimene osa võib olla sonaadivormis – võttes ülesehituse ekspositsiooni, arenduse ja kokkuvõtte –, kuigi seda vormi ei pruugita kasutada.
Tšello on viiuliperekonna instrument, mille neli keelt on häälestatud täiuslikeks kvintideks. See on peale kontrabassi suurim keelpill, mida tänapäeva orkestris kasutatakse. Tšello madalam toon võrreldes viiuliga annab talle sooloinstrumendina omanäolise kõla, mida peetakse rohkem sarnaseks inimese meeshäälega. Klaverisaatega tšellosonaate peetakse tehniliselt keeruliseks kirjutamiseks, kuna tšello madalat tooni ja klaveri bassinoodi on keeruline segada.
Varaseimad tšellosonaadid kirjutasid sellised heliloojad nagu Antonio Vivaldi. Hiljem uurisid tšellosonaati ka Ludwig van Beethoven ja Johannes Brahms. 20. sajandi tšellosonaadid on näiteks Edvard Griegi, Samuel Barberi ja Benjamin Britteni omad. Tšello on soolopillina soositud selle tooni ilu tõttu ning heliloojad on sellele pillile teoseid kirjutanud vaatamata ettetulnud väljakutsetele. Frederic Chopin nägi oma tšellosonaadi kallal väga vaeva ja on oma muusikakogemusest hoolimata kulutanud sama palju aega lõikude kustutamisele kui uute osade lisamisele.
Tšellosonaatide stiil ja toon on periooditi ja iga teose helilooja lähenemise järgi varieerunud. Vivaldi kirjutas oma tšellosonaadid barokkstiilis suure kontinuoga. Ta kasutas neid läbimõeldud stiili väljendamiseks, tekitades mõtisklevaid avaliigutusi, erinevalt suurest osast, mida ta kirjutas teistele instrumentidele. Sergei Rahmaninovi tšellosonaat g-moll on kirjutatud romantismiajastu stiilis ning ta annab teoses võrdse kaalu tšellole ja klaverile. Hiljem, 20. sajandil, oli Sergei Prokofjevi tšellosonaat toonilt pigem rõõmsameelne, näidates, et tšello kõla võib kujutada enamat kui mõtisklust ja traagikat.