すでに少年期にピアノ・ソナタを書いているが、出版された作品としては、初のピアノ・ソナタである。op.2の3曲は、かつての師であったハイドンに献呈された。第1番は♭4つのへ短調で書かれているが、これは当時としては異質で、ベートーヴェンの先輩であるモーツァルトやハイドンのソナタには、♭や♯が4つ以上つく作品は少ない。また3楽章構成が通例であったこのジャンルで4楽章構成を採用したのは、同じ4楽章構成の交響曲や弦楽四重奏曲といったジャンルと並ぶ地位に押し上げようとしたことがうかがえる。また、全楽章をヘ調で統一しているのも、先人たちのソナタには見られない試みである。

前曲と同様、この楽曲も複数の楽器の対話のようになっている。特に展開部の3連符伴奏が続くところでは、左右のリズムが「2：3」となり、パートの独立性が強められる。第2楽章は行進曲を思わせる主題による変奏曲。第3楽章は「スケルツォ」と指示されたロンドだが、終楽章にスケルツォは通常、置かれないため、性格的な意味合いが強いと思われる。実際に拍子を捉えづらく、不思議な浮遊感があり、本当の意味で「気まぐれ」な楽曲になっている。

この曲は《幻想曲風》ソナタとも呼ばれているように、厳格な形式をもつソナタと自由な幻想曲との融合が試みられた意欲的な作品。大きな特徴として、ソナタ形式の楽章が省かれ、全ての楽章が続けて演奏される。また、通常のピアノ・ソナタであれば第1楽章に重心が置かれるが、この曲は終楽章に全体の重心が来ている。

規模的には第29番《ハンマークラヴィア》に次ぐ大曲であり、作曲者自身もop.2よりさらに大きな曲を意識していたのか、初版には「グランド・ソナタ」と表記されていた。その一方で楽曲を包むのは優雅な雰囲気。主和音と主音連打で始まり、洗練された印象を与えるが、これには献呈されたバベッテ（バルバラ）・フォン・ケグレヴィッチ伯爵令嬢との関係が少なからず影響しているようだ。彼女は非常に優れた弾き手で、ピアノ協奏曲第1番（op.15）など複数の作品が献呈された。おそらくはこの曲もバベッテのため、もしくは彼女のピアニズムを意識して書かれている。

《月光》の名で知られているが、これはあくまで通称であり、ベートーヴェン自身は「幻想曲風」という副題を与えていた。現在の通称で知られるようになったのはベートーヴェンの死から5年後、詩人で音楽評論家のルートヴィヒ・レルシュタープがこのソナタの第1楽章について「ルツェルン湖の月光の波に揺らぐ小舟のよう」と語ったことに由来する。4楽章制のソナタからソナタ形式の第1楽章を省いて、緩徐楽章で開始するような構成となっている。第2楽章はメヌエットもしくはスケルツォといったスタイルの曲だが、続く第3楽章の序奏のような役割も持ち、全体が一つになるよう構成されている。