27-åringen utsågs till Yorkshire-kapten i december.
"Den nya affären har kommit vid den perfekta tidpunkten för mig," Ballance berättade klubbens webbplats. "Jag kan nu bara fokusera på kaptenskap, slag och poängrundor."
Den zimbabwiskfödde vänsterhandaren har spelat 21 test för England, den sista av dem mot Bangladesh i oktober.
Efter att ha återkallats till Test laget för förra sommarens hemmaserie mot Pakistan, Ballance gjorde bara 24 körningar i fyra innings under England dragna serien i Bangladesh och inte har i 4-0 nederlag i Indien i slutet av 2016.
Ballance kommer kapten Yorkshire i alla tre format 2017 efter att ha ersatt Andrew Gale, som gick i pension för att bli Yorkshire huvudtränare i november.
England fladderman Gary Ballance har tecknat ett nytt kontrakt med Yorkshire som kommer att hålla honom på Rubrikeley till slutet av 2019 säsongen.