„…tervezek egy szimfóniát vagy vonósnégyest; még nem tudom, melyiket” – írta Csajkovszkij 1880. szeptember 21-i levelében. „…elkezdtem írni valamit”, tudósít október 3-án – s október 7-ére felvázolja a mű első három tételét, ekkor még „vonószenekari szvit”-ként említve a kompozíciót. Október 18-ára elkészül a teljes darab, már csak hangszerelni kell, s megvan a cím is: Szerenád vonóshangszerekre. „Rettenetesen szeretem ezt a szerenádot…” írta a komponista nem sokkal később a kiadójának, s a közönség azonnal csatlakozott hozzá: már a nagy sikerű december 21-i, moszkvai bemutatón felismerte, hogy remekművet hall, s a Vonósszerenád azóta is Csajkovszkij egyik legnépszerűbb darabja.
A mű a klasszikus, négytételes szimfóniák és vonósnégyesek formáját követi, a „scherzo” funkciójú keringővel a második helyen. A zeneszerző mindegyik tételnek külön címet adott. Az első tétel címe: „Darab szonatina-formában”. A fényes, tömör vonóshangzással megszólaló lassú bevezetés különös hangsúlyt kap a műben: visszatér a nyitótétel, illetve a finale végén is, mintegy keretbe foglalva a teljes kompozíciót. A lehelet könnyű, „tündértánc”-szerű melléktéma Csajkovszkij balettzenéinek rokona (egyes elemzői szerint a Vonósszerenád a szerző „negyedik balettje” – nem véletlenül született meg később erre a zenére Balanchine híres koreográfiája). Nem csak a nyitótételre, de az egész műre jellemző a zene finoman áttört, gyakran polifon szövete: szinte minden pillanatban érezhető a vonósnégyes-indíttatás.
Az artikuláció finomságaival ellenállhatatlanul táncossá tett, tüneményes „Walzer” tételt már az ősbemutatón meg kellett ismételni, s azóta is szinte önálló életet él. Az egyetlen, romantikusan szárnyaló témát feldolgozó harmadik tétel („Élégie”) új színt hoz a műbe: bevezetése mintha egy négysoros orosz népdalt idézne. Sem a szimfónia, sem a szvit hagyományait nem követi a mű hangnemi terve: C-dúr – G-dúr – D-dúr – C-dúr. A D-dúr 3. tétel után a C-dúr alaphangnemhez való visszatérést a szerző egyedi megoldásal valósítja meg: a negyedik tétel elé lassú bevezetést ír, amely visszavezet C-dúrba, s amelynek a végén mintegy a fülünk hallatára születik meg a zárótétel főtémája. A „Finale (temarusso)” címmel maga a szerző is hirdeti, hogy a finale alapanyaga immár valódi orosz népdal – nem is egy, hanem kettő: az egyik a lassú bevezetés, a másik a gyors szonátatétel főtémája. Ugyanakkor a gyors tételbe való átvezetés szellemessége, s a főtéma kontratánc-karaktere egy bécsi klasszikus szerző, Joseph Haydn nevét juttatja eszünkbe. A finale végére még egy meglepetést is tartogat Csajkovszkij: a nyitótétel lassú bevezetésének visszatérésekor teszi egészen nyilvánvalóvá a hallgató számára, hogy a bevezetés, illetve a gyors finale-téma ugyanarra a négyhangos motívumra épül.