Nagelsmann solicitó ser relevado de sus funciones el jueves tras la temprana eliminación de Alemania en la Copa del Mundo, y la DFB ha concedido esa solicitud, terminando inmediatamente su relación contractual con el exentrenador del Bayern Múnich de 38 años.
"La DFB ahora buscará conversaciones con Jurgen Klopp," dijo la federación en un comunicado.
"Él ya ha señalado su disposición general para asumir el cargo."
Según Bild, la DFB le gustaría presentar a Klopp como el nuevo Bundestrainer dentro de las próximas cinco semanas, con funcionarios esperando que el puesto vacante se llene a principios de agosto como muy tarde.
Klopp necesitaría ser liberado de su contrato con Red Bull, que se extiende hasta 2029, antes de que se pueda confirmar cualquier nombramiento.
La Copa del Mundo de Alemania terminó el lunes cuando los cuatro veces campeones fueron derrotados por Paraguay en penales en los últimos 32.
Nagelsmann inicialmente parecía decidido a permanecer en el cargo, diciendo tras la derrota: "No soy alguien que huye."
Pero en el comunicado del viernes anunciando su salida, adoptó un tono diferente.
"He estado pensando mucho en los días desde nuestra eliminación y he consultado con personas de confianza tanto a nivel personal como dentro de la federación," dijo.
"La decisión no fue nada fácil para mí. Mi máxima prioridad siempre ha sido el éxito del equipo. Después de una decepción tan amarga, ellos merecen la oportunidad de un nuevo comienzo."
Fue el segundo gran torneo de Nagelsmann a cargo, con Alemania habiendo llegado a los cuartos de final de la Euro 2024 como anfitriones antes de perder en tiempo extra ante los eventual ganadores, España.
Alemania no ha ganado un partido de eliminación directa en la Copa del Mundo desde que fueron coronados campeones en 2014, habiendo quedado fuera en la fase de grupos en 2018 y 2022 bajo Joachim Low y Hansi Flick respectivamente.
Nagelsmann, quien también dirigió al RB Leipzig y Hoffenheim en la Bundesliga, reemplazó a Flick en septiembre de 2023 con un contrato que inicialmente se extendía hasta la Euro 2024, antes de ser prorrogado primero hasta la Copa del Mundo de este año y luego hasta la Euro 2028.
El director deportivo de la DFB, Rudi Voller, rindió homenaje a su entrenador saliente.
"Después de la decepcionante salida de la Copa del Mundo para todos, la decisión de Julian merece nuestro respeto, porque está asumiendo la responsabilidad donde le gustaría seguir moldeando las cosas, y poniendo a la selección nacional en su conjunto por encima de sí mismo," dijo Voller.
"Por supuesto, todos hubiéramos querido un resultado diferente en el torneo y un rendimiento más convincente de nuestro equipo. Pero Julian es y sigue siendo un excelente entrenador, y estoy convencido de que continuará en su camino exitoso."
La salida de Nagelsmann es el primero de varios cambios esperados en la DFB tras una tercera Copa del Mundo decepcionante consecutiva, con el director ejecutivo Andreas Rettig también listo para renunciar al final del año.
Los futuros del director deportivo Rudi Voller y del presidente de la DFB, Bernd Neuendorf, también están supuestamente bajo discusión.