Nazarbayev mengatakan, ketua Senat Kazakh, Kassym-Jomart Tokayev yang berusia 65 tahun, akan mengambil alih untuk sisa masa jabatannya. Pemilihan presiden dijadwalkan digelar pada Maret tahun depan.
Tokayev akan dilantik sebagai pemimpin sementara negara itu pada pada hari ini waktu setempat.
Selain posisi negaranya, Nazarbayev akan tetap menjadi kepala partai Nur Otan yang berkuasa.
"Saya tetap bersama Anda, kebutuhan negara, dan orang-orang akan tetap menjadi perhatian saya," katanya.
Nazarbayev mulai menjabat pada 1990. Setelah kematian presiden Uzbekistan Islam Karimov pada 2016, dia menjadi pemimpin regional terakhir yang berkuasa sejak sebelum keruntuhan USSR pada 1991.