Un total de 322 diputados apoyaron la iniciativa del ex ministro conservador, Oliver Letwin, orientada a impedir un Brexit abrupto en la fecha establecida del 31 de agosto.
La enmienda deja en suspenso la ratificación del pacto de Retirada de la UE hasta que la pertinente legislación haya sido revisada y aprobada por el Parlamento de Westminster.
"No negociaré un retraso con la UE y la ley tampoco me obliga hacerlo", reacción desafiante del primer ministro.
Johnson aceptó que se perdió la oportunidad de "votar significativamente" en favor o en contra del paquete de medidas del Brexit que el Consejo Europeo aprobó esta semana.
El jefe del Gobierno conservador se comprometió en cambio a presentar la legislación nacional relacionada con la Retirada del bloque comunitario la semana próxima en los Comunes.
El líder de la oposición, Jeremy Corbyn, celebró la decisión del Legislativo que, según dijo, "declinó secundar el acuerdo del primer ministro".
"Debe ahora acatar la ley", instó el dirigente laborista.
La ley obliga en principio a Johnson a remitir a la UE una carta solicitando la prórroga del Brexit antes de la medianoche en Bruselas (22.00 GMT) del 19 de octubre.
"Diré a nuestros amigos y colegas de la UE exactamente lo mismo que he dicho a todo el mundo los 88 días que llevo ejerciendo como primer ministro: más retraso sería malo para este país, para la UE y para la democracia", declaró Johnson.
El Gobierno propondrá celebrar el 21 de octubre la votación sobre el acuerdo de Retirada y la Declaración política de la futura relación entre Reino Unido y la UE, según confirmó el presidente de la Cámara.