Morgan Geyser och Anissa Weier åtalas för mordförsök på grund av attacken.
Domen innebär att de kan ställas inför årtionden i fängelse. Deras advokater fick inte fallet prövat av en ungdomsdomstol.
Om paret prövas som minderåriga, står de bara inför en femårsperiod.
Offret, 12 på den tiden, knivhöggs 19 gånger men överlevde.
Hon hittades av en cyklist som kröp från skogen där hon attackerades med knivhugg i armar, ben och överkropp, efter attacken i maj 2014.
Wisconsin domare Michael Bohren beslutade paret, nu båda 13, bör förbli i vuxen domstol efter fyra dagars förhandlingar i maj och juni.
De berättade för utredare att de hade knivhuggit sitt offer i "dedikation" till Slender Man, en fiktiv skräcksida karaktär.
De talade om sin önskan att bli den paranormala figurens "benägenhet" genom att döda för att visa sin lojalitet, sade polisen.
Efter attacken hittades båda misstänkta som gick nära en lokal motorväg, och en kniv hittades i en av deras ryggsäckar, sade polisen.
De sa att flickorna planerade att hugga klasskamraten under en övernattning men istället bestämde sig för att begå brottet nästa morgon i en närliggande park.
Efter mordet skulle de gå till Slender Mans herrgård, som de trodde låg i Wisconsins Nicolet National Forest.
Offret har återhämtat sig och sedan återvänt till skolan.
Två 13-åriga flickor anklagade för att ha knivhuggit en klasskamrat för att behaga skräckpersonen Slender Man kommer att ställas inför rätta i en vuxen domstol, en amerikansk domare har dömt.