Rosenior werd op 6 januari aangesteld als vervanger van Enzo Maresca, en kwam over van Chelsea's zusterclub Strasbourg met een contract van zes en een half jaar.
Hij hield het 23 wedstrijden vol, waarbij hij vijf opeenvolgende Premier League nederlagen leidde zonder te scoren -- de slechtste reeks van de club in 114 jaar.
Chelsea heeft de volgende verklaring uitgebracht:
"Chelsea Football Club heeft vandaag de samenwerking met Hoofdcoach Liam Rosenior beëindigd. Namens iedereen bij Chelsea FC willen we onze dank uitspreken aan Liam en zijn staf voor al hun inspanningen tijdens hun tijd bij de Club.
"Liam heeft zich altijd met de hoogste integriteit en professionaliteit gedragen sinds zijn aanstelling halverwege het seizoen.
"Dit is geen beslissing die de Club lichtvaardig heeft genomen, echter zijn recente resultaten en prestaties onder de noodzakelijke normen gebleven met nog zoveel meer om voor te spelen dit seizoen.
"Iedereen bij Chelsea FC wenst Liam veel succes in de toekomst.
"Calum McFarlane zal de leiding over het team nemen als Interim Hoofdcoach tot het einde van het seizoen met ondersteuning van het bestaande Club personeel, terwijl we streven naar Europese kwalificatie en vooruitgang in de FA Cup.
"Terwijl de Club werkt aan het brengen van stabiliteit in de positie van Hoofdcoach, zullen we een proces van zelfreflectie ondergaan om de juiste langetermijnbenoeming te maken."
Chelsea staat momenteel zevende in de Premier League. Ze staan tegenover Leeds United in de FA Cup halve finale op Wembley op zondag.