Walmart kommer att ge JD.com äganderätt till Yihaodians marknadsplats, inklusive varumärket, webbplatsen och appen.
I utbyte kommer Walmart att ta en nära 5% andel i JD.com, Kinas näst största e-handelsföretag efter Alibaba.
Walmart tog full kontroll över Yihaodian förra året, men har kämpat för att öka sin marknadsandel.
"Vi är glada över att samarbeta med en så stark ledare i JD.com, och den potential som denna nya relation skapar för kunder i Kina, liksom för våra företag", säger Walmart chef Doug McMillon.
Walmart kommer att listas som en föredragen säljare på JD.com, vilket ger den större exponering för den kinesiska marknaden.
Walmarts varumärke Sam's Club kommer att lansera en butik på JD.coms hemsida.
Affären kommer också att hjälpa till att växa Yihaodian i de västra och norra regionerna i landet där det är mindre känt.
"Vi ser fram emot att ytterligare utveckla Yihaodian, som har enorm styrka i viktiga regioner i östra och södra Kina", säger JD.coms verkställande direktör Richard Liu.
Yihaodians försäljning av mat och dryck, hemvaror och elektronik står för bara 1,5 % av webbförsäljningen i Kina, enligt forskningsföretaget iResearch
Enligt Walmart hade webbplatsen över 100 miljoner registrerade kunder i juli 2015.
De två företagen tillkännagav också planer på att förbättra förvaltningen av försörjningskedjan och öka mängden importerade varor.
Walmart har meddelat ett partnerskap med det kinesiska e-handelsföretaget JD.com för att hjälpa till att återuppliva det amerikanska företagets kämpande webbplats Yihaodian.