Ledende politikere vil have en leder som gør mere for at beskytte politikere, som beskyldes for korruption.
Rumæniens stærke venstreorienterede gruppe i parlamentet har onsdag afsat premierminister Sorin Grindeanus seks måneder gamle socialdemokratiske regering.
Det skete ved en mistillidsafstemning. Dermed er der banet vej for en ny regeringsdannelse i de kommende uger.
I alt 241 parlamentsmedlemmer stemte for mistillidsvotummet, som kunne vedtages med opbakning fra 233 medlemmer. Kun syv medlemmer stemte imod det.
Mange fremtrædende socialdemokrater mener, at Grindeanu har svigtet partiets politiske visioner.
- Regeringen er afsat, sagde formanden for senatet, Calin Tariceanu, i parlamentet.
Ifølge uafhængige iagttagere er socialdemokraterne i PSA skuffede over, at Grindeanu ikke har lempet anti-korruptionslovgivningen.
De ønsker at få en premierminister, som vil gøre mere for at beskytte politikere, der risikerer at blive fængslet for korruption og svindel.
Rumænien opfattes som en af EU's mest korrupte lande. Bruxelles har siden 2007, hvor landet blev EU-medlem, overvåget dets retssystem.
PSD og dets junior koalitionspartner ALDE ventes at nominere en person til at erstatte Grindeanu senere på ugen.
Hundredtusindvis af mennesker har tidligere været på gaderne i Rumænien i den forgangne uge for at vise deres modstand mod den socialdemokratiske regering.
Socialdemokraterne og deres allierede sidder på cirka to tredjedele af pladserne i parlamentet efter valget i december.
Regeringen har tidligere trukket beslutninger tilbage, fordi den blev beskyldt for beslutning om at afkriminalisere visse former for korruption.