De beslissing maakt Lamouchi de eerste trainerscasualty van het toernooi.
Volgens journalist Romain Molina werd de stap bevestigd in de uren na de nederlaag, waarbij Molina schreef dat Lamouchi's tijd aan het roer van de Carthage Eagles ten einde was gekomen.
De Tunesische radiozender Mosaique FM meldde dat federatiefunctionarissen een spoedvergadering bijeenriepen om Lamouchi's positie onmiddellijk na de uitslag te bespreken.
Er waren ook meldingen van vechtpartijen binnen het Tunesische kamp bij het eindsignaal, en later opnieuw in het teamhotel.
Lamouchi, die eerder Nottingham Forest en Cardiff City in Engeland leidde, was pas vijf wedstrijden verantwoordelijk voor Tunesië sinds zijn aanstelling in januari.
Zijn ploeg had de kwalificatie voor het Wereldkampioenschap doorstaan zonder een doelpunt te incasseren, maar werd binnen zes minuten compleet uit elkaar getrokken door Zweden, met Yasin Ayari en Alexander Isak die beide scoorden in het openingshalfuur.
Omar Rekik maakte zijn eerste internationale doelpunt en bracht Tunesië terug in de wedstrijd, maar de tweede helft was voor Zweden.
Victor Gyokeres, Mattias Svanberg en een tweede doelpunt van Ayari voltooiden de afgang.
"Het is een moeilijke nederlaag. Het is pijnlijk," zei Lamouchi na de wedstrijd.
"Met wereldklasse spelers die we hebben in de twee Zweedse aanvallers, is het iets waar je niet van herstelt. We hebben veel te veel fouten gemaakt."
Wahbi Khazri, de voormalige aanvaller van Sunderland en Saint-Etienne die in december met pensioen ging en zich bij Lamouchi's staf voegde als hoofd analyse, zou de belangrijkste kandidaat zijn om interim-verantwoordelijkheid te nemen.
Een 74-voudig voormalig aanvoerder van Tunesië, Khazri zou de taak krijgen om de selectie te stabiliseren voor hun tweede groepswedstrijd tegen Japan.
Na de wedstrijd werden ook vragen gesteld over de aanwezigheid van Lamouchi's zoon binnen het kamp, waarbij een getuige aan Mosaique FM vertelde dat er een confrontatie ontstond tussen een supporter en de zoon van de coach.
Lamouchi sprak het probleem rechtstreeks aan toen hij door journalisten werd gevraagd.
"Als vader zal ik je eerst antwoorden, en het is ook de coach die je zal antwoorden. Ik weet zeker dat er familiebanden zijn, maar mijn zoon speelt geen rol in het selectieproces."
Hij legde uit dat zijn zoon met uitgebreide familie voor Eid had gereisd en geen deel uitmaakte van de technische staf.
Tunesië staat nu voor een snelle ommekeer, met hun overleving op het Wereldkampioenschap die er na één ronde van wedstrijden al precair uitziet.
De volgende opdracht van de Carthage Eagles tegen Japan krijgt veel meer betekenis dan iemand had verwacht toen de loting voor de groepsfase werd gemaakt.