Una mayoría de diputados de la cámara alta, dominada por el partido gubernamental, aprobó la ley, mientras que la oposición votó en contra.
El mes pasado la cámara baja aprobó el TPP.
El portavoz del gobierno había pedido la aprobación del tratado como «un mensaje al mundo de la gran determinación de Japón de promover el libre comercio».
«Continuaremos urgiendo a los países firmantes a aprobar rápidamente» el TPP, explicó el jefe de gabinete nipón, Yoshihide Suga.
El Tratado, firmado por 12 naciones, tardó años en ser negociado, y era la principal herencia comercial que quería dejar el actual presidente estadounidense Barack Obama.
Australia, Brunéi, Canadá, Chile, Malasia, México, Nueva Zelanda, Perú, Singapur y Vietnam firmaron el acuerdo.
Trump se opone rotundamente a los términos del acuerdo, que considera desventajoso para su país.