Uteslutningen gäller tills den "normala konstitutionella ordningen återställts", skriver AU i ett uttalande.
I militärkuppen förra veckan greps Malis övergångspresident Bah Ndaw och premiärminister Moctar Ouane och pressades till att avgå. Kuppledaren tillika vicepresidenten, översten Assimi Goïta, har sedan dess utsetts till Malis nye president av en konstitutionsdomstol.
Redan i augusti i fjol ledde Goïta en militärkupp som avsatte den dåvarande valde presidenten Ibrahim Boubacar Keïta, efter en period av massprotester mot korruption och säkerhetssituationen. Efter maktövertagandet gick militären med på att utse civila regeringsföreträdare efter press från grannländer.
Lovar val
Planen var att den nu avsatta interimsregeringen skulle styra fram till de val som har utlysts till februari 2022. Militärjuntan sade i veckan att planen om val ligger fast, men att tidpunkten kan komma att ändras.
Afrikanska unionens medlemsländer kräver att Mali i en skyndsam och transparent process tillsätter en ny civil interimsregering – annars väntar sanktioner.
Grannländerna ser med oro på utvecklingen i Mali och befarar att kupperna underminerar regionens kamp mot militanta islamister, som bland annat håller till i öknen i norra Mali.
Flera uteslutningar
Afrikanska unionen uteslöt även Mali efter militärkuppen i augusti, men tog in landet i värmen igen efter några veckar, då den nya civilt ledda interimsregeringen tillsattes.
Mali uteslöts också från de västafrikanska ländernas samarbetsorgan Ecowas i söndags, som straff för militärkupperna. De 14 övriga länder som bildar Ecowas krävde då i ett gemensamt uttalande att en ny civil premiärminister omedelbart utses i Mali och att en samlingsregering bildas.