Avisen Timor Post skrev tirsdag at den snart 55 år gamle Belo ønsker en minst to år lang pause for å kunne hvile ut og få medisinsk behandling.
Ifølge en talsmann for Vatikanet har paven allerede innvilget avskjedssøknaden.
Belo og den politiske aktivisten Jose Ramos-Horta ble sammen tildelt Nobels fredspris i 1996, for arbeidet for en rettferdig og fredelig løsning på Indonesias okkupasjon av Øst-Timor.
Biskopen, som er født i 1948, ble utnevnt av Vatikanet i 1988. For tre år siden var han en av frontfigurene i de FN-ledede fredsforhandlingene, som endte med et rungende flertall for selvstendighet under folkeavstemningen, etterfulgt av et blodbad stelt i stand av avstemningens tapere.
Øst-Timor ble selvstendig stat i mai i år.