– Jag avgår med tanke på koalitionens sammanbrott och blockeringen av regeringens initiativ, sade Jatsenjuk i sitt tal vid ett kvällssammanträde på torsdagen.
Parlamentets talman Aleksandr Turtjinov har ombett partierna Udar och Svoboda, som utlöste krisen genom att lämna regeringskoalitionen, att föreslå en kandidat till en teknokratisk premiärminister.
På grund av de två partiernas avhopp har regeringen bland annat inte kunnat få igenom en höjning av militärbudgeten.
Jatsenjuk var USA:s favorit inför statskuppen i februari och utnämndes till premiärminister efter att den demokratiskt valde presidenten Viktor Janukovytj avsatts av paramilitära grupper.
