61 av de 81 senatorerna röstade för att avsätta Rousseff, som redan var avstängd från sitt ämbete. 20 ledamöter röstade emot. Nu förlorar hon makten permanent.
Jubel bröt ut bland många av de senatorer som röstat för att avsätta Rousseff. Några började att sjunga Brasiliens nationalsång, medan andra viftade med landets flagga.
Men Rousseffs anhängare visade sorg och missnöje över omröstningen.
”Jag vägrar att sammankoppla mitt namn med denna vanära” hade en senator skrivit på en skylt som hölls upp.
”En statskupp”
Rousseff säger själv att hon inte begått de brott som hon anklagas för och hon kallar riksrättsprocessen för ”en statskupp”.
Redan i våras, den 12 maj, röstade senaten för att ställa Rousseff inför riksrätt. Under tiden har hon varit avstängd från presidentposten.
Senaten röstade även om huruvida den avsatta presidenten även i fortsättningen ska tillåtas inneha offentliga uppdrag. Här vann ja-sidan.
Den före detta presidenten kommer också att överklaga riksrättsåtalet mot henne, uppger hennes advokat José Eduardo Cardozo.
Temer tar över
Anklagelserna mot vänsterpolitikern Rousseff rör brott mot budgetregler. Hon anklagas för att olagligt ha tagit statliga lån för att dölja budgetunderskott under sin återvalskampanj 2014.
Rousseffs före detta vicepresident, Michel Temer, svors in som president bara några timmar efter omröstningen och han kommer att sitta på posten fram till valet 2018.
Temer, som bildat ny regering med mittenhögerpartiet PMDB i spetsen, har styrt landet sedan Rousseff stängdes av den 12 maj.