San Francisco-domaren Richard Seeborg säger att förfarandet att skicka migranterna till Mexiko bryter mot lagen.
Domarens beslut väntas träda i kraft på fredag och gäller i alla amerikanska delstater.
Många familjer släpps fria
USA:s regering lanserade i januari programmet, ett av flera försök att minska antalet personer som tar sig in i landet, där migranter skickas till Mexiko i väntan på rättslig prövning. En väntan som kan dra ut på tiden, ibland i flera år. Eftersom det finns gränser för hur länge barn får hållas i förvar släpps många familjer fria i väntan på den rättsliga processen.
Presidenten: Nödvändigt att skicka tillbaka
Trump-administrationen meddelade i förra veckan att man planerar att i större utsträckning skicka migranter till mexikanska gränsstäder. Den amerikanska regeringen hävdar att det är nödvändigt eftersom så många asylsökande i slutändan stannar flera år i USA och sedan inte dyker upp när de kallas till domstol.