Komikern och skådespelaren har varit gifta med Malaak Compton-Rock i 19 år.
Ett uttalande som utfärdades genom hans advokat bekräftade splittringen: "Chris Rock har ansökt om skilsmässa från sin hustru, Malaak.
"Detta är en personlig fråga och Chris begär integritet som han och Malaak arbetar genom denna process och fokuserar på sin familj."
Paret har två barn tillsammans, döttrarna Lola Simone, 12 år, och Zahra Savannah, 10 år.
Chris Rock skämtade en gång under en rutin: " Förhållanden är svåra. För att ett förhållande ska fungera måste ni båda vara på samma sida.
"Ni måste ha samma fokus. Och det fokuset är... allt handlar om henne."
Chris Rock gjorde sitt namn som en stand-up serie på 1980-talet.
49-åringen fortsatte sedan att skapa en framgångsrik TV-karriär innan han uppträdde i filmer som Dr Dollittle och Madagaskar.
I sin senaste film, Top Five, spelar Rock en komiker som övertalas till att få sitt kommande bröllop visas som en del av en reality TV-show.
Följ @BBCNewsbeat på Twitter och Radio1Newsbeat på YouTube
Chris Rock har meddelat att han separerar från sin fru.