Texas senator kämpade Mr Trump i en bitter primär strid, kännetecknas av lera-slinging och personliga förolämpningar.
Cruz sade att han skulle uppfylla sitt löfte att rösta på den republikanska kandidaten och att valet av Hillary Clinton skulle vara "helt oacceptabelt".
Han ritade ire vid den republikanska nationalkonventet i juli, när han buades av scenen för att inte stödja Mr Trump.
"Detta val är olikt alla andra i vår nations historia. Liksom många andra väljare har jag kämpat för att fastställa rätt handlingsväg i detta allmänna val," Mr Cruz meddelade i ett Facebook-inlägg.
"Efter månader av noggrant övervägande, av bön och söka mitt eget samvete, har jag beslutat att på valdagen, kommer jag att rösta på den republikanska nominerade, Donald Trump."
Allt Ted Cruz har sagt om Trump
I kommentarerna betonas en dramatisk U-sväng för Cruz, som har kallat Trump för en "trainwreck" och en "patologisk lögnare" som inte kunde lita på Vita huset.
Trump svarade på Cruz reversering med att säga att han var "mycket hedrad" att ha stöd av "en tuff och lysande motståndare".
Men några av Cruz anhängare kritiserade senatorns tillkännagivande, däribland hans tidigare kampanj talesman, Rick Tyler, som sade till NBC: "Det är sorg i Amerika för konservativa. Vi förlorade vår ledare idag."
Under tiden, Trump kampanjledare, Kellyanne Conway, som tidigare arbetat för en super PAC stödja Mr Cruz, uttryckte sin lättnad på sociala medier.
Genom att stödja Donald Trump nu - efter all den värme han tog för sin "rösta ditt samvete" ståndpunkt i juli - verkar Cruz erkänna två verkligheter.
Den första är att Trump faktiskt kan vinna ordförandeskapet även utan Cruz stöd.
Åtminstone kommer han att vara konkurrenskraftig, vilket minskar Texas senators förmåga att säga till sina partikamrater "Jag sa ju det".
Den andra är att Trump-ism är framtiden för det republikanska partiet - och om Mr Cruz vill vara en del av det, han kommer att behöva spela boll.
Texas senatorn måste ställa upp i omval 2018, och han står inför hotet om en pro-Trump primär utmanare. Detta stöd kan vara ett sätt att desarmera den politiska bomben.
Även om han utger sig för att vara en ideologisk sann tro, har Cruz visat en anmärkningsvärd politisk flexibilitet.
Ivy Leagues advokat blev anti-Washingtons brandmärke för att vinna senatens plats. Under presidentkampanjen, omfamnade han Mr Trump när han såg det i hans intresse, sedan vände på front-runner när fältet krympte.
Trump-Cruz-bron har återuppväckts. Men den republikanska nominerade skulle vara klokt att se upp med honom.
Cruz sade att han beslutade att stödja sin tidigare fiende på grund av sex viktiga politiska skillnader mellan Trump och Hillary Clinton, inklusive Högsta domstolen, Obamacare, invandring och energi.
Trump och Cruz sammandrabbade upprepade gånger under den primära kampanjen både på och utanför debattstadiet.
Mr Trump blev beskjuten när han twittrade ett osmickrande foto av mr Cruz fru Heidi.
Han föreslog också att Cruz far, Rafael Cruz, skulle kopplas till mordet på USA:s president John F Kennedy.
Strax före primärvalet i Indiana kallade Cruz affärsmannen i New York en "braggadocios, arrogant buffon" och en "serial foulanderer".
Vid den republikanska nationalkonventet i Ohio vägrade Cruz att kasta sitt stöd bakom den officiella republikanska kandidaten samtidigt hålla ett tal under en primetime slot.
Han sade istället till amerikanerna att "rösta ert samvete" i november och buades därefter bort från scenen.
Efter händelsen sade Cruz: "Jag har inte för vana att stödja människor som attackerar min fru och min far."
Genom att tillkännage sitt beslut i fredags betonade Cruz att han var inriktad på att hindra Clinton från att vinna Vita huset.
"Vårt land är i kris. Hillary Clinton är uppenbart olämplig att vara president, och hennes politik skulle skada miljontals amerikaner, sade han.
"Och Donald Trump är det enda som står i hennes väg."
Nyheten kommer när Trump förbereder sig för att möta Clinton i den första presidentdebatten på måndagen vid Hofstra University i New York.
Besegrad republikansk president hoppfull Ted Cruz har stött Donald Trump i loppet för Vita huset.