Avgången har väckt spekulationer om hans efterträdare, eftersom det inte finns någon konsensus om vem som ska ta över som den högsta civila tjänstemannen organisationen.
Det har föreslagits att hans nuvarande nioåriga mandatperiod ska förlängas för att möta utmaningarna från Rysslands krig mot Ukraina, men detta förslag har nu avvisats.
Jens Stoltenbergs avgång innebär att en ny, troligen europeisk, tjänsteman ska väljas. Flera regeringar har redan läckt information om tänkbara kandidater till medierna.
Valet av den nya chefen för Nato har stort symbolvärde och nästan alltid brukar det vara en kandidat från ett militärt obetydligt land i alliansen som lyfts fram, medan amerikaner, fransmän och turkar i praktiken är uträknade.
Eftersom Natos strategiska fokus har flyttats till den östra flanken där nya medlemsländer i Baltikum och vid Svarta havet bedriver en allt hårdare retorik mot Ryssland, samtidigt som de till följd av sin geografiska närhet är utsatta i militärt hänseende.
Det har föreslagits att en person från nåt litet land i Baltikum eller Östeuropa ska ta över, särskilt då ett land som har en kaxig diplomatisk kurs gentemot Ryssland, skriver AFP.
Det finns dock olika åsikter om detta förslag eftersom det kan provocera Ryssland och leda till en direkt konflikt, enligt AFP.
Andra kandidater som har nämnts är försvarsministern i Nederländerna, Kajsa Ollongren, och Kanadas vice premiärminister Chrystia Freeland.
