La basse de violon a été développée en Italie dans la première moitié du XVIe siècle pour jouer en consort avec le violon et l’alto. Le premier constructeur est peut-être Andrea Amati, dès 1538. La première référence spécifique à cet instrument a probablement été faite par Jambe de Fer dans son traité Epitome Musical (1556). L’un des premiers cas connus d’un compositeur faisant explicitement appel à la basse de violon (« basso da brazzo ») est Monteverdi dans Orfeo (1607) (le premier était peut-être Giovanni Gabrieli dans Sacrae symphoniae, 1597).
La viole, ou viole de gambe, a été introduite en Italie depuis l’Espagne vers 1490. Avant l’introduction de la viole, aucun instrument à archet n’existait dans la région La viole de gambe était jouée dans la position a gamba (c’est-à-dire entre les jambes comme un violoncelle, par opposition à sous le menton comme un violon). La viole de gambe était également beaucoup plus grande et pouvait donc jouer des notes beaucoup plus graves que les autres violons de l’Italie de l’époque. Les premières violes italiennes (ou « violoni », comme on les appelait souvent) ont rapidement commencé à présenter de nombreuses caractéristiques des précurseurs du violon, comme des cordiers séparés et des chevalets arqués qui permettaient au musicien de faire sonner une corde à la fois. (Bien que des peintures comme « Les noces rustiques » de Jan Brueghel l’Ancien et Jambe de Fer dans Epitome Musical suggèrent que la basse de violon avait des positions de jeu alternatives, celles-ci furent de courte durée et la position de gambe, plus pratique et ergonomique, finit par les remplacer entièrement). L’une des qualités que les luthiers italiens ont presque certainement adoptée des premières violes espagnoles est le bec en do, qu’ils ont rapidement stylisé. À un moment donné, entre le début et le milieu du XVIe siècle, un luthier italien (probablement Amati) entreprit de créer un violon dont l’apparence, l’accord et le nombre de cordes correspondraient davantage à ceux du nouveau violon. À en juger par les représentations artistiques de l’époque, il s’agit peut-être d’un développement quelque peu progressif. Par exemple, il existe des représentations d’instruments qui semblent être des basses de violon (comme celui de la Gloire des anges de Gaudenzio Ferrari, vers 1535), mais qui montrent clairement la présence de frettes. Une fois que la distinction est devenue claire, et que la forme du violon basse s’est cristallisée, les théoriciens et les compositeurs ont commencé à se référer au nouvel instrument comme le « basso da viola da braccio », ou le premier vrai violon basse.
Les innovations dans la conception du violon basse qui ont finalement abouti au violoncelle moderne ont été faites dans le nord de l’Italie à la fin du 17ème siècle. Elles impliquaient un passage à un type légèrement plus petit et à l’accord supérieur en C2-G2-D3-A3 (bien que Michael Praetorius ait déjà signalé cet accord pour la basse du violon dans son Syntagma Musicum (vers 1619)). On a supposé que ces innovations étaient nées dans les cercles musicaux de Bologne et qu’elles avaient été rendues possibles par l’invention de la nouvelle technique des cordes composites en boyau et métal. Le nouveau type a trouvé sa consolidation et sa standardisation ultimes dans les travaux du célèbre luthier Antonio Stradivari vers 1700. Les luthiers ont réduit la taille de nombreuses basses de violon existantes pour les transformer en violoncelles. Le nouveau type, plus petit, était également lié au nouveau nom de violoncello, une forme hypocoristique de l’ancien terme violone, signifiant littéralement « petit violone » (c’est-à-dire, en fin de compte, « petit grand alto »). La basse de violon est restée l’instrument » le plus utilisé » des deux en Angleterre jusqu’aux environs de 1740, où le violoncelle était encore peu courant.