Os Chargers perderam 63-21 na quinta-feira em Las Vegas - a quinta derrota em seis jogos - e continuam no último lugar da Conferência Oeste, com cinco vitórias e nove derrotas.
O general manager da equipa, Tom Telesco, também foi afastado.
"Estas decisões nunca são fáceis, nem são algo que eu tome de ânimo leve - especialmente quando se considera o número de pessoas que elas impactam", disse Spanos em um comunicado.
"No entanto, é evidente que não estamos onde queremos estar e precisamos de uma nova visão. Não fazer nada em nome da continuidade não era um risco que eu estava disposto a correr", acrescentou o cartola.
Os Chargers estão prestes a falhar os playoffs pela oitava vez em 10 temporadas e não chegam à segunda ronda da pós-temporada desde 2007.
"Os nossos adeptos mantiveram-se firmes durante tantos altos e baixos e jogos renhidos. Eles merecem mais. Francamente, eles mereceram mais", afirmou Spanos.
Giff Smith será o treinador interino até o final da temporada. O próximo compromisso dos Chargers é contra os Buffalo, em 23 de dezembro.
Staley, de 41 anos, foi contratado pelos Chargers em janeiro de 2021 e acumulou 24 vitórias e 24 derrotas na franquia após passagens como adjunto nos Denver Broncos, Chicago Bears e Los Angeles Rams.