"Söndagens insats mot Newcastle var totalt oacceptabel", säger Tottenhams ordförande Daniel Levy i ett uttalande på klubbens hemsida.
Italienaren Stellini tog över som Tottenhams huvudtränare efter landsmannen Antonio Conte som fick lämna klubben i slutet av mars.
"Cristian tog över laget i ett svårt läge och jag vill tacka honom för hans professionella jobb", säger Levy.
Assisterande tränaren och tidigare Tottenhamspelaren Ryan Mason ska leda laget säsongen ut.
"Ryan känner klubben och spelarna väl. Vi kommer att uppdatera ytterligare om hans tränarstab i sinom tid", skriver klubben i ett uttalande.
Dejan Kulusevskis Tottenham ligger femma i Premier League och möter härnäst Manchester United på torsdag.