Valls, som tilhører det franske sosialistpartiet og er partifelle av presidenten, leverte sin avskjedssøknad mandag, melder franske medier.
Han går av for å kunne sette sammen en ny regjering, noe han ventes å gjøre tirsdag, etter å ha fått nytt regjeringsoppdrag av president Francois Hollande.
Den nye regjeringen vil bli satt sammen basert på« retningen presidenten har definert for landet», heter det i en uttalelse fra presidentens kontor.
Kritikk fra egne rekker
Regjeringsendringene kommer dagen etter at økonomiminister Arnaud Montebourg kritiserte sin egen regjering.
Montebourg tok til orde for at regjeringen måtte få en ny økonomisk politikk og samtidig stilte spørsmål ved det han kalte Tysklands besettelse av stramme budsjetter.
Økonomiminister Arnaud Montebourg er regnet for å tilhøre venstresiden i det franske sosialistpartiet.
Manuel Valls, som overtok som statsminister i vår, regnes for å tilhøre sosialistpartiets høyrefløy.
- Les også:
Franske medier har i flere måneder spekulert i om det var mulig for Montebourg å fortsette i regjering etter at Valls overtok.