Förslaget röstades igenom med siffrorna 160–116, sedan den godkänts i nationalförsamlingen i höstas.
I dag är bara IVF tillåtet för par av olika kön i Frankrike, och bara på grund av infertilitet eller medicinska omständigheter som att risken för att sjukdomar annars kan föras över till fostret.
Undersökningar visar att förslaget har stöd av en majoritet av befolkningen, men 41 000 demonstranter deltog i en protestmarsch i helgen mot det.
Lagförslaget var ett vallöfte från president Emmanuel Macron, vars parti däremot inte har majoritet i senaten. Nu behöver han underteckna lagen innan den kan träda i kraft.