Det amerikanska företaget har kämpat med stora förluster som har försatt dess japanska förälder i en kris, vilket har äventyrat konglomeratets framtid.
Westinghouse har drabbats av enorma kostnadsöverskridanden vid två amerikanska projekt i Georgien och South Carolina.
Toshiba sade att konkursen inte skulle påverka Westinghouses brittiska verksamhet, som sysselsätter mer än 1 000 arbetstagare.
Företaget varnade dock för att nedskrivningen av sin amerikanska kärnkraftsverksamhet kunde se Toshibas totala förluster förra året överstiga 1 biljon yen (9,1 miljarder dollar; 7,3 miljarder pund), nästan tredubblar sin tidigare uppskattning.
Den japanska regeringen bekräftade i onsdags att den kände till Toshibas planer.
Toshiba President Satoshi Tsunakawa sa att flytten var inriktad på att "utplåna risker från den utländska kärnkraftsverksamheten."
"Vi vill göra detta vårt första steg mot att återhämta vår solida verksamhet", sade han.
Toshiba varnade inledningsvis investerare i december 2016 för stora förluster kopplade till en affär som Westinghouse gjort.
Tillgångar som det tog på sig kommer sannolikt att vara mindre värda än vad man ursprungligen trodde och det finns också en tvist om betalningar som ska betalas.
Som en följd av detta hoppades Toshiba initialt att sälja sin majoritetsandel i Westinghouse.
Det japanska företaget fick också två gånger tillstånd att skjuta upp rapporteringen till den 11 april.
Kärnkraftsbranschen tillför ungefär en tredjedel av industrijättens intäkter.
Toshiba säger att det förväntar sig en 712,5 miljarder-yen (6,3 miljarder dollar; 5 miljarder pund) nedskrivning eftersom vissa av dess amerikanska kärntillgångar var värda mycket mindre än beräknat.
En Westinghouse konkursansökan bör bidra till att begränsa framtida förluster för Toshiba.
Svårigheterna på Westinghouse har gjort att Toshiba-aktier hamnar i ett fritt fall och förlorat mer än 50 % sedan företaget först avslöjade problemen i december 2016.
I februari avgick bolagets styrelseordförande och företaget fördröjde offentliggörandet av resultatet på grund av meningsskiljaktigheter med revisorerna.
De finansiella problemen har vissa analytiker spekulerar över om det japanska konglomeratet ens kan överleva krisen, eftersom det förmodligen kommer att tvingas sälja många av sina premiumsegment, såsom den lukrativa minneschip enheten.
Så även om en Westinghouse konkurs kan hindra saker och ting från att bli ännu värre för Toshiba, är det fortfarande inte klart om den kämpande jätten kommer att lyckas hitta sina fötter i tid.
Den japanska regeringen är osannolikt att tillåta Toshiba att kollapsa, med tanke på dess stora arbetskraft och dess betydelse för kärnkraftsindustrin, sade Amir Anvarzadeh, en analytiker på BGC Partners.
Men med sina kärnkraftsproblem, "frågan är om resten av verksamheten kommer att vara tillräckligt stor för att betala sin skuld", sade han.
Analys: Theo Leggett, affärsreporter för BBC
Westinghouse är sedan länge etablerat ingenjörsföretag som konstruerade Förenta staternas första kommersiella kärnreaktor på 1950-talet.
Den tillhandahåller fortfarande teknik för kärnkraftverk runt om i världen.
Men massiva kostnadsöverskott vid kraftverksprojekt i South Carolina och Georgia, liksom stora förluster kopplade till övertagandet av en annan kärnkraftsverksamhet 2015, har fört den till randen av kollaps.
Genom konkursansökan kan företaget fortsätta sin verksamhet medan det omförhandlar avtal och för samtal med sina fordringsägare.
Toshiba sade att endast Westinghouses amerikanska verksamhet skulle påverkas av konkursen.
Dess europeiska verksamhet, inklusive Storbritannien, liksom dess asiatiska, Mellanöstern och afrikanska operationer skulle inte få några konsekvenser, vilket skulle underlättas av att företaget säkrade 800 miljoner pund (650 miljoner pund) extra finansiering, sade Toshiba.
Men konkursen kan fortfarande få långtgående konsekvenser för Förenade kungarikets framtida kärnkraftsplaner.
Toshiba har en andel på 60 % i NuGen, ett samriskföretag med Frankrikes Engie, som har kontraktet att bygga ett nytt kärnkraftverk i Cumbria i Storbritannien.
Som en del av Toshiba skulle Westinghouse bygga reaktorerna till den nya anläggningen. En kollaps av företaget kan fördröja projektet eller till och med sätta sin framtid i limbo.
Det beräknas att Moorside anläggningen så småningom skulle ge så mycket som 7 % av Storbritanniens energibehov.
NuGen sade i ett uttalande att det "kommer att fortsätta på ett "business as usual" sätt att få tillstånd och licenser för projektet, och "kommer att fortsätta att öka värdet och attraktionskraften av projektet för potentiella framtida investerare".
Den tillade att den "inte kan kommentera specifika finansiella frågor som har direkt samband med Toshiba eller Westinghouse".
Förra månaden sade Toshiba att det skulle fortsätta att arbeta på utvecklingen av Moorside, men skulle inte vara involverad i dess konstruktion.
En taleskvinna från Toshiba sade i onsdags att det var "att bedöma projektets genomförbarhet, men för tillfället är inget bestämt".
Toshiba sade: "Kapitel 11-dokumenten har gjort den planerade leveransen av AP1000 [kärnreaktorer] för det brittiska projektet osäker, och vi har därför noterat en nedskrivning som täcker kostnaden för NuGen-projektet.
"Men om man betraktar projektet i termer av den totala kraftproduktionsverksamheten, det finns ingen förändring i affärsklimatet."
Westinghouse, Toshibas amerikanska kärnenhet, har ansökt om USA:s konkursskydd.