Föräldrarna Chris Gard och Connie Yates har inlett en slutlig rättslig prövning vid Europeiska domstolen för de mänskliga rättigheterna efter det att en prövning vid högsta domstolen misslyckats.
De europeiska domarna sade att läkarna var tvungna att hålla den tio månader gamla vid liv tills de hade avkunnat dom.
Specialister på Great Ormond Street tror inte att han kan överleva.
Charlie har varit på intensivvård på sjukhus sedan oktober förra året.
Hans läkare sade att han inte kan höra, röra sig, gråta eller svälja och att hans lungor bara går upp och ner eftersom han är på en maskin som gör det för honom.
Domare i Strasbourg, Frankrike, hade tidigare beslutat om en interimistiska åtgärd för att hålla honom vid liv, och den borde finnas kvar till midnatt den 19 juni.
Den nya förlängningen pågår tills ett slutligt avgörande har fattats.
En talesman sade att domstolen "kommer att behandla ansökan med största skyndsamhet" men har inte antytt när den slutliga domen kommer att göras.
Charlies föräldrar, från Bedfont, västra London, har höjt 1,3 miljoner pund på en crowdfunding webbplats för att betala för en experimentell behandling i USA.
I april avgjorde en domare mot resan till Amerika och sade att Charlie borde få dö med värdighet.
Tre domare i appellationsdomstolen bekräftade domen i maj och tre domare i högsta domstolen har avvisat en ytterligare prövning från föräldrarnas sida.
Charlie tros vara ett av 16 barn i världen som har mitokondriellt utarmningssyndrom, ett tillstånd som orsakar progressiv muskelsvaghet och hjärnskador.
Charlie Gard måste fortsätta att få livsuppehållande tills domarna avgör om han ska genomgå en rättegång.