ベートーヴェンの音楽は様々な面で新しい時代の扉を開いたが、その中でも際立っているのが形式の枠組みを超越していったことである。通常ピアノ・ソナタと言えば、第1楽章にソナタ形式の使われた楽章を含むが、この第30番を見ると、第1楽章は一応ソナタ形式の体裁は保ちつつも、分散和音を基調とした即興的な雰囲気で、前奏曲のような性格をかもす。第1楽章と第2楽章は切れ目なく演奏され、境目も曖昧。そのため、両楽章は一つの楽曲だと考える見方もある。第3楽章は主題と6つの変奏曲で、全楽章中もっとも規模が大きい。主題が最後に回帰する点、対位法を駆使した変奏が随所に見られることなどから、バッハの《ゴルトベルク変奏曲》との相関性も指摘されている。

ベートーヴェンは第30番から32番、そして第29番《ハンマークラヴィーア》といった後期のピアノ・ソナタを書く以前の1817年、フーガの研究に取り組んだ。これを経て、第29番とこの第31番の終楽章に規模の大きなフーガが取り入れられたといっても過言ではないだろう。一方、ヘンデルの影響も強く受けており、終楽章の冒頭に置かれた「嘆きの歌」にはそれが反映されている。「愛をもって」と指示された第1楽章は、ベートーヴェンの全ピアノ・ソナタの中でも特に旋律性が強い。第2楽章には当時の流行歌のメロディが使用され、諧謔的な雰囲気に満ちている。第3楽章で2回目に表れる「嘆きの歌」は、一度息絶えたように停止するが、最後には力強く鼓動し、輝かしく希望に満ちたフィナーレを迎える。

地獄落ちを思わせるハ短調の第1楽章から、同主調であるハ長調の、何もかも解き放たれたような第2楽章に向かう構成を用い、ベートーヴェンの〝苦悩から歓喜へ〟の精神が非常に強く反映されている。トリルの使われ方の対比も特徴的で、第1楽章は地の底で何かが呟くようにうごめくトリルが印象的な序奏を経て、「ソ-ラ-シ-ド」という音型をキッカケに跳躍し、順次進行が入り乱れた動機が楽章全体を支配する。アリエッタを主題とした5つの変奏曲が続く第2楽章では、高音域でのトリルが多用される。この終楽章における、静謐の中で刻々と移る和声変化、第2、3変奏に唐突現れるジャズを先取りしたかのようなリズムの使用は非常に印象的。作曲者の肉体的摩耗、それに抗おうとする不屈の精神、そして祈りに満ちている。