Presidenten ersatte både premiärminister Alain-Guillaume Bunyoni och stabschefen Gabriel Nizigama.
Burundis parlament godkände den nye premiärministern Gervais Ndirakobuca med 113 röster för och inga röster emot vid ett hastigt tillkallat parlamentsmöte.
Presidenten gav inga officiella kommentarer om den politiska förändringen på hög nivå i det östafrikanska landet. Men den 54-årige tidigare generalen varnade i förra veckan för att en militärkupp planerades.
Den nye premiärministern Ndirakobuca var tidigare säkerhetsminister. Den nye stabschefen var chef för underrättelsetjänstens inrikesavdelning vid utnämningen.