Jordbruksprodukter och kosmetika som säljs i EU:s medlemsstater måste nu ha tydliga etiketter som visar var de kommer ifrån.
Israelisk premiärminister Benjamin Netanyahu sade att EU "bör skämmas över sig själv".
EU anser att bosättningar som byggdes på territorier som ockuperades av Israel 1967 är olagliga enligt internationell rätt, men Israel bestrider denna ståndpunkt.
EU säger att bosättningar utgör ett hinder för fred och hotar att omöjliggöra en tvåstatslösning på den israelisk-palestinska konflikten.
Netanyahu, som var i Washington på ett officiellt besök, kallade beslutet "hypokritiskt och en dubbelmoral".
Den israeliska utrikesministern har kallat EU:s ambassadör till Israel och sade att den kommer att avbryta den diplomatiska dialogen under de kommande veckorna.
Vid ett möte i Bryssel onsdagen antog Europeiska kommissionen ett "tolkmeddelande om ursprungsmärkning av varor från de territorier som ockuperats av Israel sedan juni 1967".
Kommissionen säger att områdena omfattar Gazaremsan och Västbanken, inklusive östra Jerusalem, och Golanhöjderna, som tillfångatogs från Syrien.
Obligatorisk ursprungsangivelse gäller särskilt färsk frukt och färska grönsaker, vin, honung, olivolja, ägg, fjäderfä, ekologiska produkter och kosmetika. Frivillig ursprungsmärkning gäller färdigförpackade livsmedel och merparten av industriprodukter.
För produkter från Västbanken eller Golanhöjderna som kommer från bosättningar måste till exempel uttrycket "Israelisk bosättning" eller motsvarande läggas till inom parentes. Så "produkt från Golanhöjderna (Israelisk bosättning)" eller "produkt från Västbanken (Israelisk bosättning)" skulle kunna användas.
Produkter från Västbanken som inte har sitt ursprung i bosättningar kan märkas med "produkt från Palestina" eller "produkt från Västbanken (palestinska produkten)".
Källa: Europeiska kommissionens faktablad
Sedan 2009 har Förenade kungariket genomfört frivilliga riktlinjer för märkning, som skiljer Västbankens produkter från palestinska produkter som tillverkas i israeliska bosättningar. Liknande riktlinjer har införts av Danmark och Belgien.
En EU-källa sade till BBC att märkningen måste innehålla ordet "lösning", eftersom det enligt EU:s konsumentlagstiftning skulle vara vilseledande att bara märka dem som produkter från Israel eller från de palestinska territorierna.
Källan sade att detta inte var en ny skyldighet eller ett politiskt beslut, utan utformade för att klargöra medlemsstaternas skyldigheter att se till att konsumenterna är fullt informerade.
EU, den tillagda källan, betraktar inte de ockuperade områdena som en juridisk del av Israel, så produkter därifrån kan inte märkas som från Israel eller omfattas av förmånliga handelsavtal.
Sedan 2004 har produkter från bosättningar inte gynnats av handelsförmåner, och EU-lagstiftningen kräver redan att ursprungsorten för frukt, grönsaker och honung ska märkas.
Israels ekonomiministerium uppskattar att konsekvenserna av onsdagens beslut kommer att bli omkring 50 miljoner euro (47 miljoner euro; 33 miljoner pund) per år, enligt Reuters.
EU:s import från Israel var värd cirka 13 miljarder euro (14 miljarder dollar; 9 miljarder pund) 2014.
"Vi beklagar att EU av politiska skäl har valt att ta ett sådant exceptionellt och diskriminerande steg, inspirerat av bojkottrörelsen, särskilt i denna tid, när Israel står inför en våg av terrorism som riktar sig mot alla sina medborgare", sade Israels utrikesministerium, med hänvisning till en ny våg av israeler som palestinierna har knivhuggit.
"Det är förbryllande och till och med irriterande att EU väljer att tillämpa en dubbelmoral för Israel, samtidigt som man bortser från att det finns över 200 andra territoriella tvister över hela världen."
EU säger att Israels ockupation innebär att situationen i de palestinska territorierna inte anses jämförbar med andra territorier som Cypern eller Västsahara.
Det israeliska utrikesdepartementet sade också att produktmärkning inte skulle främja fredsprocessen, utan "stärka de radikala element som förespråkar en bojkott mot Israel och förneka Israels rätt att existera".
"Det kan också få konsekvenser för förbindelserna mellan Israel och EU", varnade kommissionen.
Europeiska kommissionen har utfärdat nya riktlinjer för märkning av vissa produkter som tillverkas i israeliska bosättningar på ockuperat palestinskt och syriskt land.