18-åringen har intervjuats av medarbetare från UNHCR i Bangkok, rapporterar Reuters.
– Vi är mycket tacksamma för att de thailändska myndigheterna inte skickade hem henne mot hennes vilja och erbjuder henne förlängt skydd, säger UNHCR:s representant i Thailand, Giuseppe de Vincentiis.
Politiker och aktivister i Australien och Storbritannien kräver samtidigt att deras regeringar ska garantera tonåringen asyl. Australiens regering meddelar att man noggrant kommer att överväga en asylansökan från kvinnan, så fort en sådan är klar, rapporterar AFP.
Familjemedlemmar på plats i Bangkok
Saudiarabien tillbakavisar att landet ska ha krävt att kvinnan utvisas. Flickans far och bror har anlänt till Bangkok för att träffa henne, men det är oklart om de får UNHCR:s tillåtelse till detta.
18-årigen blev strandad på Bangkoks flygplats, på väg till Australien, i lördags sedan hon rymt från sin familj. Enligt Thailand saknade hon de dokument som krävdes, och skulle skickas hem med assistans från saudiska myndigheter.
Kvinnan barrikaderade sig på ett hotellrum på flygplatsen. Hon hävdar att hon hotas till livet av sin familj, efter att ha lämnat islam, rapporterar BBC.
Saudiarabien i fokus på nytt
Thailand har inte undertecknat FN:s flyktingkonvention, och asylsökande avvisas normalt eller får vänta i åratal på placering i tredje land. Men den unga kvinnans vädjan om hjälp på sociala medier fick myndigheterna att vekna.
Fallet har satt nytt strålkastarljus på människorättsfrågor i Saudiarabien, efter höstens uppmärksammade mord på journalisten Jamal Khashoggi.