Åtgärden garanterar en majoritet av platserna för det parti som vinner flest röster i ett val.
Det är ett viktigt inslag i ett reformpaket som utlovades av den italienske premiärministern Matteo Renzi.
Lagen syftar till att avsluta Italiens era efter kriget av roterande regeringar, politisk kohandel och instabila koalitioner.
Underhuset godkände lagförslaget med 334 röster mot 61.
Det proportionella valsystemet ger 340 av 630 platser till varje parti som vinner mer än 40 % av den nationella rösten.
Om inget parti når den tröskeln, sker en andra omgång mellan de två partier som har flest röster.
Valreformen förväntas träda i kraft nästa år.
Efter omröstningen sade Renzi: "Uppnått åtagande, respekterat löfte. Italien behöver folk som inte alltid säger nej."
Kritiker har anklagat den 40-årige f.d. borgmästaren i Florens som blev premiärminister förra året för att försöka befästa sitt grepp om makten.
De klagar på att lagen ger för mycket makt till enskilda partier, ger partichefer för mycket utrymme att välja kandidater, och förnekar väljarna chansen att direkt välja representanter. Oppositionspartier bojkottade måndagens omröstning.
Renato Brunetta, parlamentarisk ledare för center-höger oppositionspartiet Forza Italia, sade efteråt att det var "en mycket ful dag för vårt lands demokrati".
Renzi vill ytterligare förändra det italienska systemet genom att avskaffa senaten och ersätta den med ett icke-valt organ med mindre befogenheter.
För närvarande fördröjs ofta lagstiftningen eftersom identiska versioner av räkningar måste godkännas av båda husen.
Det italienska parlamentet har godkänt en långvarig och omfattande valreform som syftar till att ge landet större politisk stabilitet.