Den före detta Rangers kapten kommer att ansluta sig till Killie på en tre-års deal att samarbeta med chefen Gary Locke på Rugby Park.
McCulloch, 37, ansågs vara överskott till krav på Ibrox efter Rangers nya ledningsgrupp Mark Warburton och David Weir anlände i juni.
Den tidigare Wigan Athletic midfielder vann tre topp-flygliga titlar och två skotska Cups med Rangers.
McCulloch, som spelade många av sina 46 matcher för Rangers förra säsongen i centrala försvaret, går strejker Kris Boyd och full-back Stevie Smith i att göra flytten till Kilmarnock från Ibrox i sommar.
Skottland internationella McCulloch var involverad med Locke i Kilmarnocks förberedelser för lördagens vänliga mot Berwick Rangers.
Han gick Wigan från Motherwell i mars 2001 och efter mer än sex år där, flyttade till Rangers för £ 2,25m.
Lee McCulloch kommer att skriva på för Kilmarnock i en spelar-coach roll, hans representant har bekräftat.