Röstsiffrorna var 90–0, men tre ledamöter avstod från att rösta. Lagen går nu till landets president Dalia Grybauskaite för undertecknande.
– Det är ett historiskt beslut som säkerställer att patienter kan få bästa möjliga behandling, säger parlamentarikern Mykolas Majauskas som lade fram lagförslaget.
Lagen väntas träda i kraft i maj nästa år. Den som vill sälja medicinsk marijuana måste dock skaffa sig en statlig licens.
Medicinsk marijuana är sedan tidigare tillåtet i bland annat Österrike, Storbritannien, Kroatien, Finland, Frankrike, Tyskland, Grekland och Italien samt i vissa delstater i USA.