Protester fra den ortodokse kirke samt flere partier var ikke nok til at hindre flertal i at vedtage lov.
Et flertal i det græske parlament har først på natten onsdag vedtaget en lov, der giver personer af samme køn lov til at indgå registreret partnerskab.
193 medlemmer stemte for forslaget, mens 56 stemte imod.
- Dette er en vigtig dag for menneskerettighederne, siger premierminister Alexis Tsipras ifølge AFP, efter at loven er blevet vedtaget.
Ifølge Tsipras giver loven homoseksuelle par "lige rettigheder i livet og døden" og sætter en stopper for en "bagvendt og skamfuld" praksis i Grækenland.
Den græske regering måtte hente flertallet til loven på den anden side af midten i det græske parlament, fordi Uafhængige Grækere, der er en del af Tsipras' koalition, stemte imod.
Partiets leder, forsvarsminister Panos Kammeno, blev i protest væk fra afstemningen, der fandt sted efter midnat natten til onsdag.
Loven blev også stemt ned af Kommunisterne og det højreekstreme parti Gyldent Daggry, hvis leder bemærkede, at "kirkeklokkerne burde ringe i sorg over hele landet".
Også den græsk-ortodokse kirke modsætter sig loven.
- Kirkens folk tror på en bestemt livsstil. Alt uden for det er unormalt, siger ærkebiskop Ieronymos ifølge Reuters.
Amnesty International kalder loven for et "historisk skridt", men bemærker, at lesbiske, bøsser, biseksuelle og transkønnede stadig er ildeset mange steder i Grækenland.
Loven tillader ikke par af samme køn at gifte sig eller adoptere børn, som det er tilfældet i flere andre lande - heriblandt Danmark.
Et stigende antal europæiske lande har vedtaget lovgivning, der tillader personer af samme køn at indgå registreret partnerskab.
Foruden Danmark, der var det første land i verden til at tillade registreret partnerskab, gælder det blandt andet også Storbritannien, Spanien og Cypern.