Efter 12 år i embedet bliver den 68-årige Sergej Sjojgu erstattet af førstevicepremierminister Andrej Belousov, der vil fungere som en civil - ikke militær - forsvarsminister.
Det oplyser det russiske præsidentkontor ifølge nyhedsbureauet Reuters.
Skiftet kommer i kølvandet på Putins femte indsættelse som præsident, og på et tidspunkt hvor Rusland står over for komplekse udfordringer både internt og på den globale scene.
Den nye forsvarsminister er kendt for sin økonomiske ekspertise, og det tyder på en strategisk drejning mod at integrere mere økonomisk tænkning i forsvarsministeriets virke.
Men til trods for ændringen ved roret, forbliver mange nøglefigurer på deres poster.
Sergej Lavrov fortsætter som udenrigsminister, og Valery Gerasimov forbliver generalstabschef, og det indikerer en balance mellem nyt og gammelt i den russiske administration.
Sergej Sjojgu er dog ikke skubbet helt ud i kulden; han overtager ledelsen af det russiske sikkerhedsråd. En position, der stadig betragtes som en af de mest indflydelsesrige i Rusland. Han erstatter Nikolaj Patrusjev, hvis fremtidige rolle endnu ikke er annonceret, men som forventes at fortsætte i en betydningsfuld kapacitet.
Der er så småt ved at komme styr på ændringerne i Ruslands forsvars- og sikkerhedspolitik, efter Vladimir Putin for nyligt blev taget i ed som præsident. Det skete efter han tilbage i marts vandt det russiske præsidentvalg på ny med en ganske overvældende, men ikke overraskende, sejr.