Kan sa tirsdag at han vil gå så snart en rekke viktige lovforslag regjeringen har lagt fram, blir vedtatt av nasjonalforsamlingen i Tokyo.
En etterfølger vil bli utpekt 30. august, tilføyde statsministeren ifølge nyhetsbyrået Kyodo.
Mandag varslet tidligere utenriksminister Maehara at han er kandidat, når det regjerende Demokratiske parti DPJ 29. august velger ny partisjef.
Fordi partiet har flertall i nasjonalforsamlingens andrekammer, vil vinneren her trolig også bli ny statsminister.
Kan, som bare har vært regjeringssjef i vel ett år, gjorde seg upopulær med sin håndtering av jordskjelvkatastrofen i mars i år, som førte til krisen ved atomkraftverket Fukushima-Daiichi nordøst i landet. De siste månedene har han måttet tåle mye kritikk.
Naoto Kan er den femte statsministeren i Japan på like mange år.
Hans etterfølger må blant annet håndtere problemene med den stigende kursen på landets valuta yen, som gjør japanske varer dyrere på eksportmarkedene, og en stadig økende statsgjeld.