Roedd 286 o Aelodau Seneddol o blaid y Cytundeb Ymadael, 344 yn erbyn, sy’n golygu i Theresa May golli’r bleidlais o 58 fôt.
Pe byddai’r Prif Weinidog wedi ennill y bleidlais, byddai gwledydd Prydain wedi gadael yr Undeb Ewropeaidd ar Fai 22.
Erbyn hyn mae gan Theresa May tan Ebrill 12 i fynd yn ôl i Frwsel gyda chynigion newydd, a gofyn am estyniad hirach i’r trafodaethau tros adael, neu fe fydd gwledydd Prydain yn gadael heb gytundeb ar Ebrill 12.
Gyda mwyafrif clir yn Nhŷ’r Cyffredin yn erbyn gadael heb gytundeb, mae Theresa May wedi dweud bod angen canfod “ffordd wahanol ymlaen”.
Dywedodd bod hyn “bron yn sicr” yn golygu y bydd yn rhaid i wledydd Prydain gynnal etholiad i Senedd Ewrop ym mis Mai.
