Bowe, 30, gjorde den andra av Irlands försök i lördags 29-15 seger över Sydafrika på Aviva Stadium.
Han har vunnit 55 caps för Irland, poäng 27 försök, och har gjort 124 framträdanden för Ulster, poäng 48 försök.
Tidigare i veckan bekräftade IRFU att Rob Kearney också hade tecknat ett nytt treårigt avtal med Leinster.
Bowe gjorde sin tävlingsdebut för Ulster mot Connacht i april 2004 och njöt av en trollformel med Ospreys, innan han återvände till sitt hemprovinsen för säsongen 2012-13.
Han gjorde sin Irlanddebut mot USA i november 2004 och har två gånger turnerat med brittiska och irländska lionmedlemmar.
Monaghan mannen spelade i alla tre Lions tester mot Sydafrika 2009, och i två tester i Australien 2013.
Han var medlem i Irlands Grand Slam-vinnande lag 2009 och utsågs till Six Nations Player of the Championship 2010.
"Jag är glad att ha skrivit på ett nytt kontrakt med IRFU och Ulster," Bowe sade.
"Det är en spännande tid för både provinsen och landslaget och jag hoppas kunna spela en roll för att nå framgång på båda fronterna under de kommande åren."
Irland ytter Tommy Bowe kommer att vara kvar hos Ulster till åtminstone juni 2018 efter att ha tecknat ett nytt treårigt avtal med IRFU.