Med 38 stemmer mod 31 afgør senat i pavens hjemland efter 15 timers debat, at abort ikke vil blive tilladt.
Senatet i Argentina har tidligt torsdag lokal tid nedstemt at legalisere kvinders ret til abort.
38 senatorer stemte imod, mens 31 stemte for. To undlod at stemme. Det skete efter mere end 15 timers debat.
Det bringer sagen til ende, selv om underhuset allerede i juni stemte ja til forslaget om retten til abort.
Miguel Angel Pichetto, leder i senatet for Peronistpartiet, siger, at tilhængerne af abort ikke vil give op.
- Fremtiden tilhører ikke nej-kampagnen. Før eller siden vil kvinder få retten til at bestemme, og før eller siden vil vi vinde denne debat, sagde han på talerstolen inden afstemningen i senatet.
Spørgsmålet har splittet Argentina, og tilhængere og modstandere af abort omringede senatsbygningen, lige til afstemningen var slut midt på natten.
Der lød et jubelbrøl fra abortmodstandere, da resultatet blev kendt ude på pladsen foran den argentinske kongres.
Modsat stod nedtrykte aktivister med deres grønne tørklæder, farven der symboliserer retten til abort.
Nogle antændte i frustration affaldspande og kastede med sten mod politiet. Politiet anholdt flere.
Argentina er pave Frans fødeland, og landet er langt overvejende katolsk. Den katolske kirke og andre religiøse samfund har aktivt ført kampagne mod retten til abort.
Forslaget, der blev nedstemt, ville give kvinder ret til abort i de første 14 uger af et svangerskab.
Præsident Mauricio Macri havde på forhånd sagt, at han ville underskrive forslaget, hvis det blev vedtaget i senatet.
Abort i Argentina er i dag kun tilladt, hvis en kvinde er blevet gravid ved voldtægt, eller hvis det udgør en risiko for kvindens liv.
Ifølge aktivister har 3000 argentinske kvinder mistet livet som følge af ulovlige aborter siden 1983. Humanitære organisationer i landet skønner, at der hvert år udføres en halv million illegale aborter i Argentina.