チェロ・ソナタは、一般的には、チェロと鍵盤楽器（一般的にはピアノ）のために作曲された二重奏ソナタのことを指すが、鍵盤楽器以外との組み合わせや、無伴奏チェロ・ソナタの意味でも使われる。ベートーヴェン以降に発展したロマン派音楽の二重奏ソナタがわけても名高く、ブラームスやフォーレらの作品が知られている。しかしながら18世紀にもフランチェスコ・ジェミニアーニやアントニオ・ヴィヴァルディ、ルイージ・ボッケリーニが重要な作品を残している。また、既存のピアノとヴァイオリンのためのソナタを移調したり、あるいはヴァイオリン・パートをチェロ用に書き換えたりするなどしてチェロ・ソナタとして演奏する事例もあり、なかでもフランクの《ヴァイオリン・ソナタ》やブラームスの《ヴァイオリン・ソナタ第1番「雨の歌」》といった例が名高い。また、同様の編曲で最も名高い例は、シューベルトの《アルペッジョーネ・ソナタ》であろう。一方、バッハの作品の認知が進むにつれて、それに触発された作品がこの分野にも出現するようになった。イザイやコダーイらの無伴奏チェロ・ソナタは、バッハの《無伴奏チェロ組曲》に感化されている。なお、ソナタではないチェロとピアノのための二重奏曲については別項があるためそこで取扱い、ここではソナタまたはソナチネのみを列挙する。また、ソナタ以外の無伴奏作品についても無伴奏チェロ曲の項で取り扱う。（作曲者の生年順に並べている）※単に「ソナタ（またはソナチネ）」とある場合は、チェロとピアノのための作品である。（作曲者の生年順に並べている）

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