Nagelsmann pediu para ser dispensado de suas funções na quinta-feira após a eliminação precoce da Alemanha na Copa do Mundo, e a DFB atendeu a esse pedido, encerrando imediatamente sua relação contratual com o ex-treinador do Bayern de Munique, de 38 anos.
"A DFB agora buscará conversas com Jurgen Klopp," disse a federação em um comunicado.
"Ele já sinalizou sua disposição geral para assumir a posição."
De acordo com Bild, a DFB gostaria de apresentar Klopp como o novo Bundestrainer dentro das próximas cinco semanas, com os oficiais esperando que o cargo vago seja preenchido até o início de agosto, no máximo.
Klopp precisaria ser liberado de seu contrato com a Red Bull, que vai até 2029, antes que qualquer nomeação pudesse ser confirmada.
A Copa do Mundo da Alemanha terminou na segunda-feira, quando os quatro vezes campeões foram derrotados pelo Paraguai nos pênaltis na fase de 32.
Nagelsmann inicialmente parecia determinado a permanecer no cargo, dizendo após a derrota: "Não sou alguém que foge."
Mas na declaração de sexta-feira anunciando sua saída, ele adotou um tom diferente.
"Eu pensei muito nos dias desde nossa eliminação e consultei pessoas de confiança, tanto pessoalmente quanto dentro da federação," disse ele.
"A decisão foi tudo, menos fácil para mim. Minha prioridade sempre foi o sucesso da equipe. Após uma decepção tão amarga, eles merecem a chance de um novo começo."
Foi o segundo grande torneio de Nagelsmann no comando, com a Alemanha tendo chegado às quartas de final da Euro 2024 como anfitriã antes de perder na prorrogação para os eventuais vencedores, a Espanha.
A Alemanha não vence uma partida de mata-mata da Copa do Mundo desde que foi coroada campeã em 2014, tendo sido eliminada na fase de grupos em 2018 e 2022 sob Joachim Low e Hansi Flick, respectivamente.
Nagelsmann, que também treinou o RB Leipzig e o Hoffenheim na Bundesliga, substituiu Flick em setembro de 2023 com um contrato inicialmente válido até a Euro 2024, antes de ser prorrogado primeiro até a Copa do Mundo deste ano e depois até a Euro 2028.
O diretor esportivo da DFB, Rudi Voller, prestou homenagem ao seu treinador que está saindo.
"Após a decepcionante eliminação na Copa do Mundo para todos, a decisão de Julian merece nosso respeito, porque ele está assumindo a responsabilidade onde gostaria de continuar moldando as coisas, colocando a seleção nacional como um todo acima de si mesmo," disse Voller.
"Claro, todos nós gostaríamos de um resultado diferente no torneio e uma performance mais convincente de nossa equipe. Mas Julian é e continua sendo um excelente treinador, e estou convencido de que ele continuará em seu caminho de sucesso."
A saída de Nagelsmann é a primeira de várias mudanças esperadas na DFB após uma terceira Copa do Mundo decepcionante consecutiva, com o diretor executivo Andreas Rettig também prestes a deixar o cargo no final do ano.
O futuro do diretor esportivo Rudi Voller e do presidente da DFB, Bernd Neuendorf, também está supostamente em discussão.