Av parlamentets 90 ledamöter röstade 52 för att erkänna Palestina, efter en sex timmar lång session som nyhetsbyrån AFP beskriver som kaotisk.
Oppositionen deltog inte i omröstningen, så inga mot-röster lämnades.
Det konservativa partiet Slovenska demokratiska partiet (SDS), som leds av den tidigare premiärministern Janez Janša, föreslog en rådgivande folkomröstning om frågan på tisdagen. Det skulle ha skjutit upp omröstningen i parlamentet med 30 dagar.
Talman om fördröjningsförsöket: Missbruk av folkomröstningsmekanismen
Enligt talmannen Urška Klakočar Zupančič missbrukade oppositionen folkomröstningsmekanismen och hon beslutade att parlamentet skulle fortsätta med omröstningen om erkännandet som planerat.
Hon citerade juridiska tolkningar om att 30-dagarsfristen endast gäller lagförslag och inte till exempel erkännanden av främmande stater.
Israel uttryckte förra veckan hopp om att Sloveniens parlament skulle rösta emot ett erkännande av Palestina. Utrikesminister Israel Katz sa att ett erkännande skulle vara en belöning till Hamas.
Över 140 länder erkänner Palestina
Norge, Irland och Spanien blev de senaste länderna att erkänna Palestina som stat förra veckan.
Bland EU:s medlemsländer har bland annat Finland, Tyskland, Frankrike och Italien inte erkänt Palestina.
Av FN:s 193 medlemsländer har Palestina hittills erkänts av 145 länder, enligt de palestinska myndigheterna.
Källor: AFP, AP, Reuters