《ゴルトベルク変奏曲》は、1741年に《クラヴィーア練習曲集 第4部》として出版された。「ゴルトベルク」という通称は、次のような逸話に由来する。
　バッハは、旧知のロシア公使カイザーリンク伯爵から「不眠症の夜に気を紛らすような曲を作ってほしい」と依頼され、この変奏曲を書いた。それを伯爵がヨハン・ゴルトベルクというお抱えのクラヴィーア奏者に弾かせて愛聴したところから、この通称が生まれた……。しかし、ゴルトベルクが本曲を弾くには、あまりに若すぎたのではないかなどと、この逸話を疑問視する向きもある。
　作品全体は、冒頭と末尾に置かれたアリアと30の変奏曲からなる。変奏曲は3つずつの単位で構成され、その最後の変奏はカノンとなっており、カノンの音程は同音から始まり、1度ずつ広がっていく。
　全32小節のアリアは16小節ずつの前半・後半に分けられ、楽曲全体の構成も16曲ずつの前半・後半に分けられる。ちなみに後半は、第16変奏のフランス風序曲から華々しく開始される。
　このように、構成内容も数学的かつシンメトリックに配慮されており、この作品が一つの巨大な建築物にも比される所以となっている。ただし、最終変奏（第30変奏）は、カノンではなく「クォドリベット（quod libet）」という、異なった流行の旋律を組み合わせる変奏形式を採用しており、ここでバッハは当時の流行歌2曲を導入するという遊び心を見せている。