Pressekreterare Sean Spicer sade Mr Trump "tror att", men erbjöd inga bevis för att stödja påståendet när trycks av reportrar.
Trump har upprepat sitt påstående att förklara varför han förlorade folkomröstningen till Democratic Hillary Clinton.
Men alla föreställningar om utbredda valfusk har förkastats i stor utsträckning.
"Han fortsätter att hävda att tro baserat på studier och bevis som människor har presenterat för honom," Mr Spicer berättade reportrar på tisdag.
Spicers kommentarer kom efter att presidenten berättade för kongressledarna bakom stängda dörrar i måndags kväll att tre till fem miljoner papperslösa hade röstat olagligt i valet.
Trump, som först gjorde anspråket i slutet av november tweet, har aldrig lagt fram några bevis.
Fact-checkers har avvisat det som osanna och republikanska valtjänstemän i nyckelstater har sagt att de inte har funnit några bevis för bedrägliga omröstningar.
På tisdag, National Association of Sekreterare of State sade att det hade förtroende för "systemisk integritet vår valprocess" och var inte medveten om några bevis relaterade till Mr Trumps påståenden.
Den demokratiska kandidaten Hillary Clinton fick nästan tre miljoner röster mer än Trump, som vann ordförandeskapet genom att härska i så kallade swing-stater.
Republikanerna förmanade Mr Trump och uppmanade honom att släppa ärendet en dag efter de stängda dörrarna möte med kongressledare.
Senator Lindsey Graham kallade kommentarerna "olämpliga", tillägger att Mr Trump bör "knacka av detta".
Han fortsatte att presidenten "förefaller vara besatt av idén att han inte skulle ha kunnat förlora folkomröstningen utan fusk och bedrägeri".
Donald Trump kan inte släppa det. Även med en bekväm val college seger över Hillary Clinton i november förra året, hans tre miljoner-röstade underskott till hans demokratiska president motståndare äter tydligt på honom. Det är ett öppet sår på hans psyke som gör att han letar efter någon att skylla på.
Hur ska man annars förklara presidentens fortsatta anklagelser om att papperslösa invandrare har skickat miljontals olagliga röster till sin motståndare, trots att inga bevis stöder det?
Det skulle ligga i mr Trumps intresse att helt enkelt gå vidare. Eller, om han verkligen anser att hans oro är legitim, att tillkännage en kraftfull ansträngning för att undersöka vad som lätt skulle vara den största valkuppen i USA: s historia.
Istället har han ventilerat sin ångest i tidiga morgon tweets och under stängda möten med sina kongressledamöter. Slutresultatet är en distraherande mediefientlighet som tvingar hans republikanska allierade - inklusive talmannen i huset Paul Ryan - att distansera sig från sina ogrundade anklagelser.
Det är att skapa en spricka inom konservativa led när det enda Mr Trump behöver - i själva verket, det enda han verkligen behöver för att anta sin agenda - är parti enhet.
Talmannen Paul Ryan sa också att det inte fanns några bevis för hans påståenden.
Republikan Pennsylvania representant Charlie Dent vägde också in, säger Mr Trump behövde gå vidare och "gå till den allvarliga sak att styra".
Demokratiska senator Bernie Sanders sade att det var "nonsensical" och han fruktade att Mr Trump banade väg för republikanska guvernörer att "gå framåt med väljare förtryck".
President Donald Trump anser att miljontals människor röstade olagligt i det amerikanska valet baserat på "studier och bevis", har Vita huset sagt.