"Efter mycket eftertanke och mycket arbete med vårt förhållande har vi fattat beslutet att avsluta vårt äktenskap", skriver paret i ett gemensamt uttalande.
Bill, 65, och Melinda, 56, har tre barn ihop. De har i över 20 år drivit stiftelsen Bill & Melinda Gates Foundation, och det kommer de att fortsätta med.
"Vi fortsätter att dela vår tro på uppdraget och kommer fortfarande att arbeta ihop", skriver de i sitt uttalande.
Bill Gates har enligt Forbes en uppskattad förmögenhet på 130,5 miljarder dollar.
