Förslaget går nu tillbaka till representanthuset för omröstning.
Omröstningsförfarandet i senaten var utdraget och pågick hela natten till lördagen. När rösterna väl lagts visade tidtagaruret på 11 timmar och 50 minuter, vilket är ett rekord.
Vid omröstningen följde senatorerna sina partipiskor.
President Biden välkomnade senatens beslut direkt efter omröstningen.
Fullföljer löfte
Jag lovade det amerikanska folket att hjälp är på väg. I dag kan jag säga att vi har tagit ytterligare ett stort steg mot målet att fullfölja löftet.
Inom Demokraterna fanns en splittring som rörde stödet till arbetslösa. Republikanerna är i minoritet i senaten då vicepresident Kamala Harris, demokrat, har utslagsröst. Republikanerna kunde inte få igenom de tillägg, över 30 stycken, som man krävt.
50 röstade för förslaget, medan 49 röstade emot ett av de största stimulanspaketet hittills i USA:s historia.
Det var inte enkelt, och det var inte alltid snyggt. Men vi är i desperat behov av det (stimulanspaketet) kommenterade president Biden.
Rejäl engångsutbetalning
Lagförslaget som röstades igenom innebär ett stöd på sammanlagt 400 miljarder dollar i engångsutbetalningar till nästan alla amerikanska medborgare, vilket innebär 1 400 dollar till varje enskild person.
Arbetslöshetsunderstödet på 300 dollar i veckan förlängs för många av de omkring 9,5 miljoner invånare som blivit av med sina arbeten på grund av pandemin.
Ytterligare 350 miljarder går till stöd till delstater och regionala myndigheter.
Senatens förslag ska behandlas av representanthuset, som antog ett något annorlunda stimulanspaket i förra veckan.