Gifta män som anses särskilt moraliskt anständiga bör kunna bli präster i svårtillgängliga delar av regnskogsområdet där församlingar har svårt att få tag i präster, anser biskoparna som samlats i Vatikanen.
Den kontroversiella reformen utgör en liten öppning i kyrkans strikta celibatordning.
En konservativ falang uttryckte viss oro kring att en sådan utveckling snabbt skulle få spridning, men den fann sig i slutänden nedröstad. 128 röster var för och 41 emot.
Kvinnor får ledarroller - men fick inte rösta
Synoden beslutade också att kvinnor bör kunna få anta fler typer av ledarskapsroller i kyrkans framväxt bland Amazonas ursprungsbefolkning, men man drog en gräns vid att de skulle kunna bli diakoner.
Med vid synoden fanns också 35 nunnor som krävde att också få vara med och rösta om det församlingen kommer fram till.
Det skulle ha varit första gången i Vatikanens historia som kvinnor varit med och röstat vid en synod, men så blev det inte.
– Vi har ännu inte greppat kvinnors betydelse inom kyrkan. Deras roll måste sträcka sig bortom funktionella frågor, sa påven.
