EU har beskrevet handelsavtalen som den mest ambisiøse som unionen noensinne har inngått med et utviklingsland.
Den ble onsdag vedtatt med 416 mot 187 stemmer. 44 representanter avsto fra å stemme.
Den må ratifiseres av alle EU-landene og vedtas av nasjonalforsamlingen i Vietnam før den kan tre i kraft, noe som trolig vil skje i løpet av sommeren.
Flere organisasjoner er skeptiske til avtalen fordi de er bekymret for menneskerettssituasjonen i Vietnam.
Avtalen innebærer at 99 prosent av tollbarrierene fjernes både på vietnamesiske og europeiske eksportprodukter. Den åpner også vietnamesiske markeder for tjenester og offentlige anskaffelser for europeiske selskaper.
Handelsavtalen er ventet å føre til kraftig økonomisk oppgang for Vietnam.