第一乐章，庄严的快板，f小调，3/4拍，奏鸣曲式。主部的开篇就是强有力的八度音程，勃拉姆斯的钢琴奏鸣曲开篇都是以八度和弦为第一个音，这是他奏鸣曲的特点之一。他擅长用八度音程或和弦来营造交响乐般的宏伟效果。主部的主题由F和弦开始不断地向高音区上升，像是一种坚韧的力量，像一棵大树迎着风雨积极向上地生长，直到看见太阳。气势磅礴、雄伟壮阔。在第7小节开始力量突然变得非常弱，像是沉积力量等待下一次的爆发，第7-16小节左手始终在重复三连音的节奏，这是主部的第二主题。这种节奏型在音乐当中非常有推动力，听起来就有心情慢慢澎湃的感受。右手的旋律像是犹豫的情绪在慢慢坚定，在三连音的催促下终于从纠结走向了豁然开朗。连接部运用了主部主题的音乐动机材料，力量开始变得非常强大。由连接部进入副部主题，优美且安静，这是非常唯美的一段旋律，仿佛在美妙的梦境中与主部的旋律形成了强烈的对比，左手分解和弦的伴奏织体像是竖琴一样在轻轻拨动音符，带动着右手如歌般的旋律。接着是展开部、再现部，最后的结束部，调性结束在F大调。从小调开始，用大调结束，也是勃拉姆斯奏鸣曲的特征之一。
第二乐章，轻快的行板，降A大调开始、降B大调结束，2/4拍，复三部曲式（A+B+A+尾声）。这个乐章加入了诗人施泰诺的诗《年轻人的爱恋》。A段主题是由琶音上下行构成的旋律，柔和连贯、富歌唱性。B段运用了新的主题材料，4/16拍，降D大调开始。这段旋律非常静谧优美，像是一位少女穿着新裙子为心上人在月光下翩翩起舞，非常有意境，适合闭眼聆听。在热情洋溢过后，主题又回到A1段，最后进入尾声。尾声部分非常庞大，是全曲最具有强烈色彩的部分，也是最崇高的部分，力度渐强，旋律声部也越来越有激情，最后在辉煌的和弦中结束。
第三乐章，诱惑力的快板，f小调，3/4拍，谐谑曲，复三部曲式（A+B+A）。这个乐章具有很强的动力，还有类似于华丽圆舞曲的性质。A段给人以华丽高贵的感觉，旋律带有一丝活泼。B段从降D大调开始，音乐变得非常神圣，像是众人合唱赞歌一样，优美又庄重。随后音乐随着伴奏织体的变化开始变得活泼起来，渐渐恢复A段的音乐风格，直至A段结束。
第四乐章，速度行板，降b小调，2/4拍，幕间曲，单二部并列曲式。这个乐章勃拉姆斯加了个名字叫“回眸”。旋律灵感来源于施特劳的一首诗歌。这个乐章非常短小，A段由弱奏开始，音色如同月光一样洒下大地，有温暖静谧的气氛。B段伴奏织体由三连音变为五连音，开始很弱，中间突强，随后力度越来越弱，直至结束。
第五乐章，有节制的、速度自由的快板，f小调，6/8拍，回旋曲式（A+B+连接+C+A1+D+连接+A2+D2+尾声），结构非常庞大，篇幅较长。这是整部作品的终曲，也是最为辉煌华丽的一个乐章。A段从弱起开始，逐渐变强，在一连串十六分音符的回旋式下行，倾泻而下，越来越弱直至结束。B段采用新的主题旋律，非常优美，像一个姑娘在春风里，坐在海边望着海里的波浪，使人的内心一下就变得宁静起来。中间力度变强，情绪越来越激动，然后稍稍平缓，如此反复几次。连接采用A段的主题材料，自然地进入C段。C段转为D大调，非常轻盈，像是精灵在自由地来回穿梭。声音越来越轻，直至停止，仿佛穿梭的小精灵飘到远处看不见了。然后主题旋律又回到A1段。D段变为降D大调，旋律感觉就像正在缓缓升起的太阳，安静而庄严、温暖而柔和。渐渐力度增强，越来越强，好像太阳已经升上天空，慢慢地阳光洒满了大地，到处都充满了生机。连接采用A段材料变化而成，接入A2段。A2段的主题材料很明显是A段主题，但是在和声色彩上更为丰富一些。进入D2段，主题旋律更加朝气蓬勃，音乐逐渐达到全曲高潮，非常壮阔、热情狂放，华丽的音符将乐曲带入尾声部分。尾声采用A段主题材料，乐曲达到辉煌的极点，声音饱满有力，最后在和弦越来越强的力度中，华丽地结束全曲。
