Dasilva, 19, är ännu inte att spela för Chelsea men imponerad av 10 framträdanden för Addicks i slutet av förra säsongen.
Den full-back kapten England Under-19-talet till sin första seger på EM i sommar, som Young Lions slog Portugal 2-1 i finalen.
"Han ger tempo, talang, lust och en vilja att förbättra," Charlton chefen Karl Robinson berättade klubbens webbplats.
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida.
Jay Dasilva har tecknat ett nytt fyraårigt avtal med Chelsea och återgått till Charlton Athletic på ett säsongslångt lån.