El último partido de Lampard a cargo fue la victoria por 3-1 del domingo sobre Luton Town en la cuarta ronda de la Copa FA.
Considerado uno de los mejores jugadores que haya jugado en Stamford Bridge, dejó los Blues en 2014 después de haber ganado tres títulos de la Premier League inglesa durante 13 años en el club.
El jugador de 42 años regresó como entrenador en jefe del club en julio de 2019.
Lampard disfrutó de una exitosa primera temporada en la que el club londinense se clasificó para la UEFA Champions League y alcanzó la final de la Copa FA.
El ex internacional de Inglaterra fue respaldado en la ventana de transferencia de verano por el propietario Roman Abramovich, reclutando fichajes de mucho dinero, incluidos los internacionales alemanes Kai Havertz y Timo Werner.
Pero después de un buen comienzo de temporada, la forma del club ha decaído.
Lampard se va con el club languideciendo noveno en la Premier League luego de una racha de cinco derrotas en los últimos ocho partidos de liga.
En un comunicado, Abramovich dijo: «Esta fue una decisión muy difícil para el club, sobre todo porque tengo una excelente relación personal con Frank y le tengo el mayor respeto.
«Es un hombre de gran integridad y tiene la más alta ética laboral. Sin embargo, en las circunstancias actuales, creemos que es mejor cambiar de gerente».
Lampard es el duodécimo entrenador del Chelsea en ser despedido desde que el multimillonario ruso Abramovich compró el club en 2003.
El ex entrenador del Paris Saint-Germain y Borussia Dortmund, Thomas Tuchel, es el favorito para reemplazar a Lampard en Stamford Bridge.
Chelsea saldrá a la cancha el miércoles con un encuentro en casa en la Premier League contra Wolverhampton Wanderers.