Hollande memilih Cazeneuve untuk menggantikan Valls sebagai perdana menteri sampai akhir masa kekuasaan Partai Sosialis pada Mei mendatang.
Perdana menteri baru tersebut akan resmi masuk kabinet pada Selasa.
Sebelumnya, Hollande menerima pengunduran diri mantan Perdana Menteri Valls karena ingin maju dalam Pemilihan Presiden 2017.
Dalam perombakan kabinet pada 2014, Cazeneuve dinominasikan untuk menggantikan Valls sebagai menteri dalam negeri.
"(Cazeneuve) memiliki pengalaman bernegara. Dia tahu betul isu-isu keamanan dan perang melawan terorisme, yang merupakan salah satu prioritas pemerintah," kata sebuah sumber yang dekat dengan kantor presiden seperti dikutip Xinhua dari Eropa 1.
Valls mengumumkan pencalonannya untuk maju dalam bursa Pilpres Prancis pada 2017 pada Senin di Evry, sebuah komune di pinggiran Paris.
Ia menawarkan sebuah langkah baru untuk "Perancis yang independen tanpa kompromi pada nilai-nilainya".
Credit ANTARA News
Bernard Cazeneuve diangkat menjadi PM Prancis
Cazeneuve, yang telah melihat reaksi pasukan keamanan terhadap serangkaian serangan ekstremis yang menewaskan 230 orang di Prancis dalam dua tahun terakhir, akan menjabat sebagai perdana menteri hingga pemilu Mei 2017.
Ia diangkat menjadi perdana menteri setelah Valls mengajukan pengunduran diri ke Presiden Francois Hollande pada Selasa pagi. Kantor kepresidenan menyatakan pengunduran diri Valls sudah diterima.
"Presiden Republik (Prancis) telah menunjuk Bernard Cazeneuve sebagai perdana menteri dan meminta dia membentuk pemerintahan baru," kata pernyataan kantor kepresidenan yang dikutip kantor berita AFP.
Valls, yang menjadi perdana menteri dalam dua tahun terakhir, pada Senin mengumumkan dia akan mengundurkan diri.
Dalam pidatonya, Valls (54) berikrar bertarung melawan oposisi konservatif dan sayap kanan Fron Nasional, yang keduanya memimpin Sosialis dalam jajak pendapat pemilihan.
Pengumuman pengunduran diri Valls muncul empat hari setelah Hollande mengatakan dia akan mundur setelah masa jabatannya usai, membuka jalan bagi Valls.
Credit ANTARA News