Den erfarne italienske tränaren tog över efter Xisco Munoz i början av oktober, men lagets utveckling under Ranieri har inte levt upp till ägarnas krav och förväntningar.
Sedan den överraskande 4–1-segern mot Manchester United i november har Watford enbart mäktat med att ta en poäng i ligan, 1–1 mot Newcastle för två veckor sedan.
Den senaste omgångens 0–3-förlust hemma mot bottenkollegan Norwich fick ägarna att agera.
Watford är näst sist i tabellen.
"Claudio är en man med stor integritet som alltid kommer att respekteras på Vicarage Road för hans insatser", skriver klubben på sin hemsida.
Vem som tar över efter Ranieri är inte klart.