"Real Madrid og Vini Jr. har indgået en aftale om at forlænge spillerens kontrakt, der binder ham til klubben indtil 30. juni 2027," meddeler klubben i en erklæring.
Den 23-årige Vinicius Jr. skiftede til Madrid i 2018 fra den brasilianske klub Flamengo og har udviklet sig til en af La Ligas bedste spillere og scorede det vindende mål i sidste års Champions League-finale mod Liverpool.
Hans nuværende kontrakt stod til at udløbe ved udgangen af denne sæson. Lokale medier rapporterede, at en forlængelse allerede var aftalt sidste år, men det blev først gjort officielt i tirsdags.
Real Madrid oplyser ingen ingen økonomiske detaljer i forbindelse med forlængelsen, men spanske medier rapporterede, at aftalen inkluderer en frikøbsklausul på en milliard euro (873,7 millioner pund) - identisk med dem, der er indsat i kontrakten med flere unge Barcelona-spillere.
"I min drømmeklub indtil 2027 og for flere titler sammen," skrev Vinicius på sin Instagram-konto. "Den største og bedste klub i verden."
Vinicius sluttede mandag på sjettepladsen i dette års Ballon d'Or-afstemning og modtog også Socrates-prisen, opkaldt efter det brasilianske ikon, som anerkendelse af hans humanitære arbejde.
"Jeg er glad for at være her for denne sag. Vi arbejder i favelaer i Brasilien, og jeg er glad for at kunne hjælpe de yngste," sagde Vinicius efter at have modtaget Socrates-prisen.
Vinicius blev hentet til Madrid for 45 millioner euro (39,3 millioner pund) som teenager og havde en udfordrende start på sin tid i hovedstaden - han scorede kun 14 mål i sine første tre år, før han fik et gennembrud i sæsonen 2021/22.
Vinicius udgjorde et dynamisk makkerpar med Karim Benzema og scorede 22 gange og bidrog med 20 assists i den sæson, hvor Madrid vandt ligatitlen og den 14 titel i den europæiske turneringer.
I sidste sæson scorede han 23 mål og lavede 21 assists, da Madrid vandt Copa del Rey for første gang siden 2014.
Efter at Ballon d'Or-vinderen fra 2022, Benzema, rejste til Saudi-Arabien i juni, er Vinicius blevet den vigtigste mand i Madrids angreb, men han blev bremset af en skade i baglåret, som holdt ham ude det meste af september.
Han er også blevet en ledende figur i Spanien i kampen mod racisme efter at have været offer for racistiske tilråb ved flere lejligheder i sin tid i Madrid.
Den seneste hændelse fandt sted under lørdagens El Clasico, en kamp, som Madrid vandt 2-1 på udebane over Barcelona.
En video offentliggjort af spanske medier viser en hjemmeholdstilhænger, der kalder Vinicius en "abe", mens en genstand, der ligner en bananskræl, også bliver kastet fra et andet sted på tilskuerrækkerne.
Vinicius har opnået 24 landskampe for Brasilien og spillede for sit land ved VM i 2022.