I en uttalelse på irakisk TV fredag sa Abdul-Mahdi at han vil levere regjeringens avskjedssøknad til nasjonalforsamlingen.
Blant demonstranter i sentrum av Bagdad utspilte det seg gledesscener etter nyheten om regjeringssjefens avgang. Mange begynte å synge og danse.
Demonstrasjonene og opptøyene i Irak har pågått siden 1. oktober. Mange demonstranter er blitt drept av sikkerhetsstyrker, og minst 400 mennesker har mistet livet, ifølge nyhetsbyrået AP. Over 17.000 skal ha blitt skadd.
Bare i løpet av ett døgn denne uka skal minst 40 ha blitt drept. Demonstrasjonene er rettet mot vanstyre, korrupsjon og høy arbeidsledighet. Protestbevegelsen gjør også opprør mot Irans økende påvirkning på nabolandet Irak.
Lyttet til storayatolla
Abdul-Mahdi har vært statsminister i litt over ett år. Han varsler sin avgang kort etter at Iraks øverste sjiamuslimske leder, storayatolla Ali al-Sistani, oppfordret til regjeringsskifte.
– Nasjonalforsamlingen, som har gitt regjeringsoppdraget, blir bedt om å revurdere sitt valg og handle i tråd med Iraks interesser for å hindre blodsutgytelse, var budskapet til storayatollaen.
Abdul-Mahdi sier at han lyttet til al-Sistanis preken og valgte å følge den religiøse lederens oppfordring.
Brente iransk flagg
Al-Sistanis budskap ble framført via en stedfortreder i den hellige byen Najaf, der et iransk konsulat ble satt i brann onsdag.
En demonstrant ble drept og 35 såret da politiet skjøt med skarpt i et forsøk på å hindre demonstrantene i å ta seg inn i konsulatbygget. Da de likevel klarte å komme seg inn, fjernet de et iransk flagg og byttet det ut med et irakisk. Myndighetene i Iran har fordømt hendelsen.
I byen Nasiriyah, i den sørlige delen av Irak, ble tre demonstranter drept i sammenstøt med sikkerhetsstyrker fredag.
Demonstranter ved den historiske Rasheed-gata i Bagdad brente et iransk flagg og ropte «Iran ut!»
Mange av protestene de siste månedene har foregått i hovedsakelig sjiamuslimske områder i Irak. Likevel har protestene delvis vært rettet mot innflytelsen til det sjiamuslimske regimet i Iran.