Italienaren och klubben är överens om att bryta kontraktet.
0–1-förlusten mot Valladolid i söndags gör att Valencia ligger på 14:e plats i ligan, bara en poäng över nedflyttningsstrecket.
– Det är uppenbart att jag är ansvarig, sade Gattuso efter förlusten.
Ett dygn senare hade han ett möte med klubbledningen och båda parter var ense om att det bästa för båda parter var att gå skilda vägar.
Gattuso, som tidigare tränat Milan och Napoli, tog över i Valencia så sent som i juni.