Senatet vedtok loven etter 13 timer med debatt og gjorde ingen endringer i den opprinnelige teksten, som ble godkjent av underhuset.
Presidentens allierte har kontroll over begge kamre.
Journalister i sultestreik
Loven tillater myndighetene å legge ned nyhetsformidlere som anses å ha utgitt rasistisk innhold, noe som har ført til at senatorer fra den østlige regionen Santa Cruz har protestert - denne regionen er landets rikeste og en bastion for opposisjonen.
Journalister har protestert mot loven i flere uker, og noen av dem har tydd til sultestreik.
Evo Morales er Bolivias første president av innfødt urfolksavstamning. Han sier at tiltaket sikrer større likhet i landet.
– Vi har hatt mer enn 500 år med rasisme, sa Morales da han signerte loven, flankert av urfolk og fagforeningsledere.
"Nå har vi endelig fått en lov for å bekjempe rasisme og diskriminering, hevder Morales.
På kan med media
Da Morales vant gjenvalg i fjor, sverget han på å fortsette sitt arbeid med å myndiggjøre urfolksflertallet i Sør-Amerikas fattigste nasjon.
I sin første presidentperiode reformerte han grunnloven og forfremmet urfolk til høyprofilerte jobber.
German Antelo representerer høyresiden i Senatet og han sa i forrige måned at den delen av loven som kan straffe medier var lik tiltak av Venezuelas president Hugo Chavez. Chavez er en nær alliert av Morales presidenten i Venezuela har gjentatte ganger gått imot media som er kritisk til hans regjering.
Bolivias National Press Association, som representerer aviseierne, kaller den kontroversielle klausulen i den nye loven som "åpenbar pressesensur. "
Morales har vært på kant med media siden han begynte i presidentembetet i 2006. Han kritiserer ofte aviser og kringkastere og har æreskjelt journalister for å være marionetter for mediasjefene, som etter presidentenens mening er på linje med opposisjonen.