Anledningen är att det framkommit att han lagt sin hand på en partikamrats lår.
Händelsen inträffade för tio år sedan, men kvinnan berättade nyligen om saken på Facebook. En metoo-våg har dragit fram över Danmark på senare tid.
Østergaard meddelade efter ett flera timmar krismöte med partiet på onsdagen att han avgår, men att han stannar kvar inom politiken.
Sofie Carsten Nielsen efterträder Østergaard på posten.