1. Allegro con brio:Toto je první věta a je ve formě sonáty-allegro. Začíná živým a energickým tématem v klavíru, po kterém následuje violoncello představující druhé, lyričtější téma. Vývojová část je rozsáhlá a rekapitulace přináší obě témata vzrušujícím a triumfálním způsobem.
2. Adagio con variazioni:Toto je druhá věta a skládá se z tématu a pěti variací. Téma je jednoduchá a krásná melodie představená violoncellem a každá variace zkoumá různé aspekty tématu. Variace ukazují Beethovenovo mistrovství v kontrapunktu, harmonii a melodické invenci.
3. Allegro:Třetí věta je scherzo a poskytuje kontrast k pomalejší a lyričtější druhé větě. Je v trojitém metru a má hravý a energický charakter. Střední část obsahuje kontrastní trojici v kontrastní tónině.
4. Allegro:Toto je čtvrtá a poslední věta. Je ve formě ronda, s hlavním tématem, které se střídá s kontrastními epizodami. Hlavním tématem je energičnost a dynamika, zatímco epizody poskytují momenty kontrastu a lyrického vyjádření. Věta končí brilantní a virtuózní coda.
Celkově je Sonáta pro violoncello a klavír D dur významným a oblíbeným dílem violoncellového repertoáru. Představuje Beethovenovu genialitu v melodii, harmonii a formální struktuře a je považována za jednu z největších violoncellových sonát, jaké byly kdy napsány.