Den framåt, som fyller 37 nästa vecka, har spelat över 500 matcher sedan han gick med i sin hemstad klubb som tonåring.
"Det är vad jag och klubben ville. Jag tackar dem för att ge mig ännu en chans att bära skjortan av det enda lag jag någonsin har stött och älskat, "sade han.
Francesco Totti är 47 mål bort från att bli Serie A's all-time ledande målgörare. Ex-Lazio, Torino och Juventus strejker Silvio Piola, som spelade mellan 1929 och 1954, leder vägen med 274 strejker.
Ex-Italien internationella gjorde sin Serie A debut i åldern 16 år i mars 1993.
Totti har gjort 228 mål för Roma, sätta honom andra på all-time listan över ledande Serie A målgörare.
Han spelade en nyckelroll i Romas 2000-01 titelvinst och hjälpte dem också till sex löpare-up platser mellan 2002 och 2010.
Och fem-tidens italienska fotbollsspelare, vars nya affär pågår fram till slutet av säsongen 2015-16, har startat alla tre matcherna Romas 100% vinnande start på Serie A säsongen under ny chef Rudi Garcia.
"Jag har ytterligare två års ansvar och jag vet att vi kan göra stora saker här", sade han före söndagens Rom derby mot Lazio.
"Än så länge har vi fått igång på rätt fot, vi har en manager som vill att hans lag ska spela och kräver respekt, vilket vi inte har haft på sistone."
Totti vann 58 internationella kapsyler för Italien och gick i pension kort efter att ha hjälpt dem att vinna 2006 års VM.
Roma kapten Francesco Totti har undertecknat ett nytt tvåårigt kontrakt som binder honom till den italienska sidan till strax före hans 40-årsdag.