Rosenior wurde am 6. Januar als Ersatz für Enzo Maresca ernannt und kam von Chelseas Schwesterverein Strasbourg mit einem Vertrag über sechs Jahre und sechs Monate.
Er blieb 23 Spiele, in denen er über fünf aufeinanderfolgende Niederlagen in der Premier League ohne Torerfolg hinwegging -- die schlechteste Serie des Vereins seit 114 Jahren.
Chelsea gab die folgende Erklärung ab:
"Der Chelsea Football Club hat heute die Zusammenarbeit mit Cheftrainer Liam Rosenior beendet. Im Namen aller bei Chelsea FC möchten wir unsere Dankbarkeit gegenüber Liam und seinem Team für all ihre Bemühungen während ihrer Zeit im Verein zum Ausdruck bringen.
"Liam hat sich seit seiner Ernennung zur Mitte der Saison stets mit höchster Integrität und Professionalität verhalten.
"Dies war keine Entscheidung, die der Verein leichtfertig getroffen hat, jedoch sind die jüngsten Ergebnisse und Leistungen unter den notwendigen Standards geblieben, während in dieser Saison noch so viel mehr auf dem Spiel steht.
"Alle bei Chelsea FC wünschen Liam viel Erfolg in der Zukunft.
"Calum McFarlane wird bis zum Ende der Saison als Interim-Cheftrainer das Team übernehmen, unterstützt von den bestehenden Mitarbeitern des Vereins, während wir versuchen, die europäische Qualifikation zu erreichen und im FA Cup voranzukommen.
"Während der Verein daran arbeitet, Stabilität in der Position des Cheftrainers zu bringen, werden wir einen Prozess der Selbstreflexion durchführen, um die richtige langfristige Ernennung vorzunehmen."
Chelsea steht derzeit auf dem siebten Platz in der Premier League. Sie treffen im FA Cup-Halbfinale am Sonntag im Wembley auf Leeds United.