1895年，拉赫瑪尼諾夫開始寫一首d小調的交響曲(交響曲第1號)，該年8月30日完成全曲。兩年後，1897年3月15日，在彼得堡由葛拉祖諾夫指揮首演。但是這次首演竟是空前的大失敗，俄國五人幫的庫宜(César Antonovich Cui)説，這是地獄的音樂，並下了許多酷評。拉赫瑪尼諾夫大受刺激，直到1901年完成「為兩台鋼琴的組曲第2號」與「鋼琴協奏曲第2號」之3年間，因憂鬱症與喪失自信而幾乎無法作曲。
1900年，他開始寫「鋼琴協奏曲第2號」之後，很快就著手寫「大提琴奏鳴曲」。善於演奏鋼琴的音樂家，有時候會在意外的方向譜出傑出作品。李斯特是如此，蕭邦是如此，拉赫瑪尼諾夫亦復如此。蕭邦寫奏鳴曲，使用的樂器在鋼琴以外唯一挑選大提琴。好像有人問拉赫瑪尼諾夫「不寫小提琴奏鳴曲嗎？」他回答，「我已經寫了大提琴奏鳴曲，就不需要小提琴了。」蕭邦搞不好也有同樣心情。無論如何，拉赫瑪尼諾夫的大提琴奏鳴曲，與蕭邦的大提琴奏鳴曲，鋼琴部分比鋼琴曲還難彈奏，並在曲中擔負很大的角色。拉赫瑪尼諾夫認為鋼琴部分不只是伴奏，而是與大提琴站在對等的地位。
此曲獻給作曲者的朋友、大提琴家布朗多柯夫(Anatoliy Andreyevich Brandukov)，並在1901年12月2日於莫斯科由他與作曲者本人首演。布朗多柯夫也是首演「悲傷三重奏曲」的大提琴家。首演後拉赫瑪尼諾夫可能修改過，因此初版樂譜記載1901年12月12日。
全曲有4個樂章：
第1樂章 緩板，不很快的快板，中板(Lent-Allegro moderato-Moderato) g小調，3/4—4/4拍子。
(馬友友大提琴，Emanuel Ax鋼琴) https://youtu.be/29RmWtktD70
音樂一開始，大提琴好像在黑暗中摸索，然後逐漸現出其樣貌。在大提琴奏出優雅的旋律時，鋼琴常常要演奏細碎難彈的走句，或是甜美又厚實且常有10個前後的琴音。然而，這不是早期古典音樂那種帶有大提琴助奏的鋼琴奏鳴曲，而是具有高度演奏技巧的鋼琴，幫大提琴演出很具魅力的音樂。採用奏鳴曲式的第1樂章，全章令人感覺到厚雲覆蓋的憂鬱的俄羅斯大地。緩慢的序奏，然後進入指定要配合主要聲部( colla parte)的第1主題，然後是第2主題上升的旋律。鋼琴聲部支撐大提琴歌唱，
第2樂章 詼諧的快板(Allegro scherzando) c小調，12/8拍子。3段體。
(馬友友大提琴，Emanuel Ax鋼琴) https://youtu.be/0fZwD-Jq554
這個樂章有詼諧曲風格，還略帶粗野氣氛。1小節裡包含12個8分音符的3連音或6連音的斷續音，這種音型不斷連續下去。不久進入中間樂段，出現聽來比較和平的2分音符。但這種和平不能維持多久，音樂又回到前面倉促的旋律。這樂章在這不安的餘韻中消失。
第3樂章 行板(Andante) 降E大調，4/4拍子。
(馬友友大提琴，Emanuel Ax鋼琴) https://youtu.be/6jclP3RMPs8
(Rostropovich大提琴，Horowitz鋼琴) https://youtu.be/UcfkyW_uVBQ
這是美麗的徐緩樂章，有時候也當大提琴小品曲而單獨演奏。雖然是降E大調的樂曲，但以略加改變的和弦開始，以釀出拉赫瑪尼諾夫那種不安的情緒。接在鋼琴纖細的導奏之後，大提琴就開始歌唱，情調很浪漫。
第4樂章 活潑的快板—中板—活潑的(Allegro mosso-Moderato-Vivace) G大調，4/4拍子，奏鳴曲式。
(馬友友大提琴，Emanuel Ax鋼琴) https://youtu.be/hRwhceEutWw
這樂章有點像鋼琴協奏曲第2號的終曲，快速活潑的部分與充滿抒情的部分交替出現。從第3樂章的浪漫抒情，一進這樂章就從主音出現號曲似的導奏，以及凱旋似的第1主題，接以堂煌的第2主題。這情調異於第1、2樂章的不安與憂鬱。發展部好像在回憶戰鬥。再現後，
速度稍慢(meno mosso)，像是在祈禱，最後是模仿第1主題結尾的雄大尾聲部。
(Lynn Harrell大提琴，王羽佳鋼琴) https://youtu.be/6Y7eMee_GYA
(Mitislav Rostropovich大提琴，Alexander Dedyukhin鋼琴) https://youtu.be/on88UvcgYy4
(Natalia Gutman大提琴，Elisso Virsaladze鋼琴) https://youtu.be/YrXMpfwnbQ4 有樂譜
