Asisten pelatih Hendrie Kruzen dan Rob Maas serta pelatih kebugaran Terry Peters juga telah dibebastugaskan, memberi Wolf kesempatan untuk membuktikan kembali kemampuannya di level Bundesliga.
Wolf, yang berusia 39 tahun, ditunjuk sebagai pelatih Jerman U-18 setelah dipecat oleh klub Belgia, Genk, awal musim ini.
Wolf mengumpulkan rasio kemenangan 46 persen saat berada di Stuttgart antara September 2016 dan Januari 2018.
"Saya sangat senang dengan kepercayaan yang telah diberikan kepada saya, karena Bayer 04 bukan sembarang klub bagi saya," kata Wolf.
Leverkusen telah menjadi salah satu tempat paling menarik di sepak bola Jerman selama bertahun-tahun. Ada lingkungan yang sangat ambisius di sini dan tim yang sangat berbakat dan menarik.
"Kami semua memiliki peluang untuk masuk ke posisi Eropa. Terserah kami untuk mendapatkan hasil maksimal dari delapan pertandingan tersisa."
Wolf akan dibantu mantan pemain veteran Leverkusen Peter Hermann.