Domstolen avvisade kampanjförarnas påståenden ministrar agerade olagligt genom att inte avbryta vapenförsäljning till riket, som utkämpar ett krig i Jemen.
FN hävdar att strejker mot Houthi-rebeller orsakade tusentals civila dödsfall.
Regeringen sade att försvarsexporten skulle fortsätta att ses över, men kampanjen mot vapenhandeln sade att ett överklagande mot domen var planerat.
Gruppen hade hävdat att Förenade kungariket har brutit mot humanitär rätt och angrep att statssekreteraren för internationell handel vägrade att tillfälligt upphäva exportlicenserna för försäljning eller överföring av vapen och militär utrustning.
Lord Justice Burnett och Justice Haddon-Cave, som sitter i London, sade att beslutet att fortsätta vapenhandeln inte var olagligt.
Domarna sade "stängt material", som inte hade offentliggjorts av nationella säkerhetsskäl, "ger värdefullt ytterligare stöd för slutsatsen att de beslut som fattades av statssekreteraren om att inte avbryta eller avbryta vapenförsäljningen till Saudiarabien var rationella".
Utrustning som säljs till Saudiarabien inkluderar tyfon och Tornado stridsflygplan, samt precisionsstyrda bomber.
Försäljningen bidrar till tusentals ingenjörsjobb i Storbritannien och har gett miljarder pund i intäkter till den brittiska vapenhandeln.
Saudiarabien har stött Jemens internationellt erkända regering efter ett inbördeskrig som bröt ut 2015.
Houthi rebeller, lojal till avsatt president Ali Abdullah Saleh, började en attack i 2014, tvingar ledare Abdrabbuh Mansour Hadi att fly landet för en tid.
Sedan dess har Saudiarabien, och åtta andra till största delen sunni-arabiska stater, stött en flygkampanj som syftar till att återupprätta Hadi's regering.
Andrew Smith, kampanjen mot vapenhandel, sade: " Detta är en mycket nedslående dom, och vi söker överklaga.
"Om denna dom bifalls kommer det att ses som ett grönt ljus för regeringen att fortsätta beväpna och stödja brutala diktaturer och människorättsöverträdare som Saudiarabien som har visat en flagrant ringaktning för internationell humanitär rätt.
"Varje dag får vi höra nya och fasansfulla historier om den humanitära kris som har drabbat Yemens folk."
Rosa Curling, advokatfirman Leigh Day, som representerade kampanjgruppen, sade: " Ingenting i de öppna bevisen, som den brittiska regeringen lade fram för domstolen, tyder på att denna risk inte existerar när det gäller vapen till Saudiarabien.
– Ja, alla bevis vi har sett från Jemen tyder på motsatsen: risken är mycket verklig. Du behöver bara titta på den förödande verkligheten i situationen där."
James Lynch, Amnesty Internationals chef för vapenkontroll och mänskliga rättigheter, sade att utslaget var "djupt nedslående".
"Oavsett detta utslag bör Storbritannien och andra regeringar avsluta sina skamlösa vapenleveranser till Saudiarabien", sade han.
"De kan innebära lukrativa handelsavtal, men Storbritannien riskerar att hjälpa till med dessa fruktansvärda brott."
Regeringen sade att Storbritanniens försvarsexport skulle fortsätta att vara "under noggrann översyn" för att se till att de uppfyller normerna för konsoliderade EU- och nationella vapenexportlicenser.
"Vi välkomnar denna dom, som understryker det faktum att Storbritannien driver en av de mest robusta exportkontrollsystem i världen", sade en talesman.
Den brittiska regeringens vapenförsäljning till Saudiarabien är laglig, Högsta domstolen har beslutat, efter att ha sett hemliga bevis.