Sångaren kommer att uppträda 20 spelningar under fanan Lionel Richie - All the Hits genom april och maj, och september och oktober nästa år.
De billigaste biljetterna, som går till försäljning på fredag, börjar på $59 (Â £38).
Richie, 66, sa att beslutet fattades efter att ha konsulterat hans 21-årige son Miles.
"Jag frågade honom, Miles, vad tycker du om Vegas? Ska jag göra det?", sade Richie.
"Han säger: "Herregud, pappa. Vi kommer att ha det så trevligt. Vi kommer att få den största tiden."
Sångaren spelade den traditionella söndagseftermiddagens legender på Pyramidscenen i Glastonbury i juni.
Hans 80-minutersföreställning betraktas av många som en av helgens höjdpunkter.
Hans Vegas-shower kommer att innehålla träffar som All Night Long (All Night), Hej och Dansa på taket.
Richie är också att hedras av The Recording Academy som sin MusiCares person av året.
Tidigare mottagare är Sting, Bono och Aretha Franklin.
Föreställarna på evenemanget den 13 februari inkluderar Pharrell Williams, Luke Bryan och Lady Antebellum.
"Jag tror att Stevie (Wonder) kommer kanske", sa Richie. "Men först av allt, låt mig säga er, vilken stor ära.
"När du är i den gruppen av hedersmedlemmar. När man börjar tänka på Dylan och Streisand och sånt är det en stor bedrift."
Efter hans ladstorming i Glastonbury, soullegenden Lionel Richie har meddelat en residens på Planet Hollywood Resort & Casino i Las Vegas.