Cette œuvre, composée au plus tard en 1740, constitue un des sommets de la forme « thème avec variations », et une des pièces les plus importantes écrites pour clavier. L'œuvre est d'une richesse extraordinaire de formes, d'harmonies, de rythmes, d'expression et de raffinement technique, le tout basé sur une technique contrapuntique inégalable.

Écrites vers le début des dix dernières années de la vie de Bach, elles inaugurent la série des œuvres mono-thématiques et contrapuntiques de sa musique instrumentale. On retrouve l'importance de ces Variations Goldberg dans le manuscrit autographe de la main de Bach, qui n'a été découvert qu'en 1974 en Alsace par Olivier Alain : parmi les additifs et corrections, Bach a ajouté une série de « quatorze canons sur les huit premières notes fondamentales de l'Aria », dont le principe se retrouve dans ses œuvres plus tardives, telles que L'Offrande musicale et L'Art de la fugue.

Elles sont initialement destinées au clavecin à deux claviers, l'usage fréquent de croisements de mains rendant leur interprétation difficile sur un seul clavier.