Većina konzervativaca glasala je zajedno s oporbenim laburistima za premijerkin plan, a protiv su bili konzervativci koji žele brexit što prije.
Zastupnici su glasali s 420 glasova za plan premijerke May, dok ih je 110 bilo protiv.
Britanska vlada objavila je da će se pregovori s laburistima kako bi se izašlo iz slijepe ulice oko brexita nastaviti nakon europskog summita u srijedu.
Ocjenjujući kao "konstruktivne" posljednje razgovore s laburistima, vlada je naglasila u priopćenju da su se dvije strane dogovorile sastati u četvrtak nakon zaključaka Europskog vijeća posvećenog brexitu.
Dijalog s laburistima počeo je prošle srijede zbog nemogućnosti premijerke da u parlamentu dobije zeleno svjetlo za svoj sporazum o razdruživanju sklopljen s EU-om.
London se još uvijek nada da će izaći iz EU-a prije 22. svibnja te tako neće morati održati europske izbore.
Njemačka kancelarka Angela Merkel rekla je u utorak kako smatra mogućim odgađanje brexita do kraje ove ili do početka sljedeće godine, nakon susreta s britanskom premijerkom u Berlinu.
Britanska vlada je prije toga priopćila kako su se Merkel i May tijekom dvosatnog razgovora u kancelarkinom uredu složile da treba učiniti sve kako bi se izbjegao neuređeni brexit.
Nakon Berlina, May je otputovala u Pariz gdje bi o brexitu trebala razgovarati i s francuskim predsjednikom Emmanuelom Macronom.
Uoči europskog summita na kojem bi čelnici država članica trebali odlučiti hoće li Velikoj Britaniji dopustiti još jednu odgodu brexita, glavni pregovarač EU-a Michel Barnier je naglasio kako će duljina druge odgode nakon što prođe trenutni datum izlaska 12. travnja ovisiti o obrazloženju koje će premijerka May predstaviti.
"Trajanje odgode mora biti u skladu s razlozima zbog kojih je zatražena", rekao je u utorak na novinskoj konferenciji Barnier.