"Gary kommer att ha en lång karriär som tränare men vi känner att för tillfället ligger det här i klubbens bästa intresse", skriver "Cherries".
40-årige O'Neil var tidigare hjälptränare i klubben innan han tog över huvudansvaret i augusti, efter att 0–9-förlusten mot Liverpool i ligan kostat Scott Parker jobbet.
Klicka här för att följa oss på GoogleBournemouth slutade på en 15:e plats i Premier League.
O'Neil ersätts av spanjoren Andoni Iraola som gjort fina resultat med La Liga-laget Rayo Vallecano. Det lilla Madridlaget slutade elva i ligan.
"Vi är så glada att välkomna Andoni till klubben. När hans kontrakt gick mot sitt slut i Spanien ville vi agera fort", säger Bournemouths ordförande Bill Foley i ett uttalande.
