Tillkännagivandet kommer efter att det offentliga ministeriet avslöjat att det är föremål för en oberoende utredning av Högsta domstolen om litium- och vätgasprojekt.
I ett meddelande till landet, från sin officiella bostad i S. Bento, Lissabon, motiverade premiärministern sitt beslut med att "premiärministerns funktioner inte är förenliga med misstanke om brott".
"Självklart har jag lämnat in min avskedsansökan till republikens president", sade han.
Meddelandet till António Costas land, från premiärministerns officiella residens, följer också på husrannsakningar i São Bento, riktade mot hans stabschef, Vítor Escária, och medlemmar av hans regering.
António Costa lämnade in sin avskedsansökan efter nästan åtta år på posten som premiärminister, en post som han svors in för den 26 november 2015 av republikens dåvarande president Aníbal Cavaco Silva.