Utnämningen av den förre arméchefen banar väg för bildandet av en övergångsregering, men juntan kommer att behålla ett stadigt grepp om makten.
Armén tog makten den 22 maj i en oblodig kupp, efter sex månader av våldsamma gatuprotester som tvingade premiärminister Yingluck Shinawatra att avgå.
Chan-O-Cha hör till den rojalistiska elit som i snart tio år bekämpat Thaksin Shinawatra. Hans utnämning måste godkännas av kung Bhumibol.