Den 37-årige ledde Robins till förra säsongens Challenge Cup final, men sparkades förra månaden.
Han ersätter Australian Brian Smith, som avgick förra veckan efter att ha vunnit bara en av sina första fem matcher.
The Wildcats har också meddelat att Batley och Wales tränare John Kear kommer att gå med i klubben som chef för rugby för 2017 säsongen.
Chester sade: " Det gläder mig att bli chefstränare för Wakefield Wildcats, särskilt som det är min hemstadsklubb och en klubb med många traditioner.
"Jag har stått på dessa terrasser som ung och jag är verkligen stolt över att jag nu får träna detta fantastiska lag."
Kear, som utsågs till Wales tränare i juli 2014 och kommer att kombinera det inlägget med sin nya roll, tillade: "Jag ser fram emot att gå med i Wildcats och jag kommer att se till att få stabilitet och förbättring över hela fotbollsavdelningen."
"Min tid på Wakefield påverkar inte på något sätt min roll som chefstränare i Wales och jag ser fram emot rugby League World Cup kval i höst."
Smith guidade Wakefield till Super League överlevnad med seger i Million Pound Game mot Bradford i oktober.
Han skrev på ett nytt ettårigt kontrakt med klubben efter det, men lämnade denna månad efter ett sammanbrott i hans relation med ordförande Michael Carter.
Wakefield, som möter Hull FC på fredag, är för närvarande 11: e i 12-lagets Super League.
Wakefield Trinity Wildcats har döpt tidigare Hull KR boss Chris Chester till sin nya huvudtränare.