En domare i San Francisco har placerat januaris verkställande order i limbo, men Vita huset lovar att överklaga.
San Francisco och Santa Clara blev stämda i februari.
Trump administrationen har varnat så kallade fristadsstäder de kan förlora federala medel om de inte samarbetar med federala invandring tjänstemän.
På tisdagen utfärdade domare William Orrick ett tillfälligt förbud mot presidentbeslutet, eftersom fallet fortsätter i domstolarna.
"Det är den 9: e Circuit gå bananer," Vita huset stabschef Reince Priebus sade, med hänvisning till San Francisco-baserade appellationsdomstol, som konservativa ofta anklagar för liberalism.
Mr Trump åtgärd kastar tvivel på överföringen av cirka $ 1,2 miljarder (940 miljoner pund) för San Francisco och $ 1,7 miljarder till Santa Clara County, hem till många Silicon Valley samhällen.
Det är en annan juridisk nederlag för president Trump i hans ansträngningar att stävja invandring - hans plan att begränsa resor från sju muslimska-majoritet nationer var två gånger blockeras i federala domstolar.
Advokater för den federala regeringen hade argumenterat i helgedomsstäder fallet att endast finansiering i samband med brottsbekämpning skulle hållas inne.
Men domare Orrick sade någon tvekan om omfattningen av "vague" order utplånades av offentliga kommentarer från president Trump, såsom de som kallar åtgärden ett "vapen" att använda mot jurisdiktioner som inte överensstämmer med hans invandringspolitik.
Han anklagade Trump administrationen för en "schizofrenisk inställning" till ordern.
Den 49-sidiga domstolsbeslut tillade att kärandena utmanar president Trumps order är sannolikt att lyckas bevisa ordningen okonstitutionell.
"Federal finansiering... kan inte hotas bara för att en jurisdiktion väljer en strategi för att upprätthålla invandringen som presidenten ogillar", skrev domaren.
Domare Orricks dom gjorde det dock möjligt för justitiedepartementet att fullfölja hoten mot nio städer förra veckan för att skära ned på särskilda programbidrag om de inte samarbetar tillräckligt med federala immigrationstjänstemän.
I ett pressmeddelande förra veckan anklagade departementet helgedomsstäderna för att "kränka under tyngden av olaglig invandring och våldsbrott".
Det finns flera fristadsstäder över hela USA, inklusive Mr Trumps hem i New York.
New Yorks borgmästare Bill de Blasio berömde tisdagens utslag och sade att presidenten gick bortom sin befogenhet att skära ner finansieringen till städer som "inte delar hans ologiska och författningsstridiga önskan att syndabockar".
Trump startar ett "sanctuary stad" krig med liberala Amerika
Vita huset har märkt "bananer" ett utslag som blockerar president Donald Trumps order att hindra finansiering för städer som skyddar olagliga invandrare.