Большую часть вокально-инструментальной музыки Баха составляют духовные кантаты: он создал пять циклов таких кантат на каждое воскресенье и на праздники церковного года. До нас дошло около двух сотен этих произведений. Ранние кантаты (до 1712) написаны в стиле предшественников Баха, таких как Иоганн Пахельбель и Дитрих Букстехуде. Тексты взяты из Библии или из лютеранских церковных гимнов – хоралов; композиция состоит из нескольких относительно кратких разделов, обычно контрастных по мелодике, тональности, темпу, исполнительскому составу.
Ярким примером раннего кантатного стиля Баха может служить прекрасная Трагическая кантата (Аctus Tragicus) № 106 (Время Господне – наилучшее время, Gottes Zeit ist die allerbeste Zeit). После 1712 Бах обращается к другой форме духовной кантаты, которую ввел в лютеранский обиход пастор Е.Ноймейстер: в ней используются не цитаты из Писания и протестантских гимнов, а парафразы библейских фрагментов или хоралов. В этом типе кантаты разделы более отчетливо отделяются один от другого, а между ними вводятся сольные речитативы с аккомпанементом органа и генерал-баса. Иногда подобные кантаты двухчастны: во время службы между частями произносилась проповедь. К данному типу принадлежит большинство баховских кантат, в том числе кантата № 65. Все они придут из Саввы (Sie werden aus Saba alle kommen), на день Архангела Михаила. Кантата № 19. И была битва в небесах (Es erhub sich ein Streit), на праздник
Реформации № 80 Твердыня крепкая наш Бог (Ein' feste Burg), № 140. Восстаньте от сна (Wachet auf). Особый случай – кантата № 4 Христос лежал в оковах смерти (Christ lag in Todesbanden): в ней использовано 7 строф одноименного хорала Мартина Лютера, причем в каждой строфе хоральная тема обрабатывается по-своему, а в финале звучит в простой гармонизации. В большинстве кантат сольные и хоровые разделы чередуются, сменяя друг друга, но есть в наследии Баха и целиком сольные кантаты – например, трогательная кантата для баса с оркестром № 82. С меня довольно (Ich habe genug) или блестящая кантата для сопрано с оркестром № 51 Всякое дыхание да хвалит Господа (Jauchzet Gott in allen Landen).Сохранилось также несколько светских баховских кантат: они сочинялись по поводу дней рождения, именин, свадебных церемоний высокопоставленных лиц и по другим торжественным случаям. Известна комическая Кофейная кантата (Schweigt stille, plaudert nicht) № 211, в тексте которой высмеивается помешательство немцев на заморском напитке. В этом произведении, как и в Крестьянской кантате № 217, стиль Баха приближается к стилю комической оперы его эпохи.