Keates gjorde över 150 liga framträdanden för Wrexham och kapten klubben till en FA Trophy seger 2013.
38-åringen, tillsammans med Joey Jones och Andy Davies, hade varit tillfälligt ansvarig för National League klubben efter Gary Mills avskedades den 13 oktober.
"Dean är en man med en utmärkt stamtavla i fotboll", sade klubben.
"Han är någon som vet allt om Wrexham AFC och fans förväntningar och någon som har en verklig passion för klubben.
"Vi tror att vi har kunskap, drivkraft och beslutsamhet att ge klubben varaktig framgång när vi bygger för en framgångsrik framtid."
Hans första spel som permanent manager kommer att vara hemma National League match mot Barrow på tisdag.
Keates, som började sin karriär med hemstadsklubben Walsall, spelade också för Hull City, Kidderminster Harriers, Lincoln City, Peterborough United och Wycombe Wanderers.
Han gick med i Wrexham sommaren 2010 och efter fem säsonger på Racecourse lämnade i 2015 innan en trollformel med Rhyl i Wales Premier League och mer nyligen spelat på Rushall.
Wrexham har utsett före detta midfielder Dean Keates till ny chef på ett 18-månaders kontrakt.