Den oceaniska vitspetsen har sett sitt antal minska dramatiskt under de senaste åren på grund av överfiske efter fenor.
Kampanjdeltagarna sade att flytten för att registrera och reglera all handel med arten var historisk, och att de trodde att två andra hajar också skulle skyddas.
Besluten kan dock fortfarande upphävas vid överklagande vid stämman.
Uppskattningsvis 100 miljoner hajar dödas av kommersiellt fiske varje år, har forskare nyligen rapporterat. De skyller en enorm aptit på hajfenssoppa i Kina och Hongkong för att stimulera handeln.
Den oceaniska vitspetsen och de två andra arter som kämpar för ytterligare skydd - Hammerhead och Portbeagle - är högt värderade för sina fenor.
Bevarandemötet kommer också att besluta om handeln med två typer av mantarocka som jagas för sina gälplattor och som används i vissa kinesiska traditionella läkemedel ska regleras.
Efter en spänd debatt röstade delegaterna med 92 röster mot 42 för att uppgradera den oceaniska vitspetsen till bilaga II till konventionen om internationell handel med utrotningshotade arter av vilda djur och växter (Cites).
I bilaga II förtecknas arter som inte nödvändigtvis hotas av utrotning, men som kan bli det om inte handeln är nära kontrollerad.
Kampanjdeltagarna var mycket nöjda med resultatet av omröstningen, men varnade för att den fortfarande kunde upphävas före mötets slut.
Susan Lieberman från Pew Environment Group sade att det var en stor dag för konventet.
"Det är en stor seger för bevarande, men det är en stor seger för Cites också. Den är 40 år gammal, det är en verklig kommande ålder," berättade hon BBC.
Många deltagare säger att flytten är mycket betydelsefull eftersom det är första gången som Cites delegater har röstat för att skydda en kommersiellt värdefull hajart.
"Det sätter en ton att länder är äntligen redo att acceptera att vi behöver Cites listor för kommersiellt värdefulla, mycket-handlade hög-hotade hajarter", säger Sonja Fordham från Shark Advocates International.
Även om omröstningen var 92 till 42 för, nådde den knappt den två tredjedelars majoritet som behövdes för att bli en del av Cites-förordningarna. Två andra arter av hotad haj kommer att röstas om senare på måndag.
"Plötsligheten ökar", sade dr Liebermann. "Jag är optimistisk om att Hammerheads också går igenom."
Kina och Japan motsätter sig starkt åtgärderna för att uppgradera de tre hajarterna, och det har talats mycket om otillbörliga påtryckningar mot utvecklingsländerna.
Många tror att deras underliggande oro handlar om att Cites har makt över kommersiellt fiske.
Men i slutändan var det Europeiska unionens pengar som kunde ha spelat en avgörande roll vid omröstningen om Oceanic Whitetip.
Chefen för EU:s delegation sade till mötet att extra pengar skulle ställas till förfogande för att hjälpa fattigare länder att ändra sina fiskemetoder.
"Om det finns ett behov av det finansieringen kommer att vara tillgänglig," Feargal O'Coigligh sade.
Oavsett resultatet av de andra omröstningarna kan alla omkullkastas under det sista plenarsammanträdet under detta sammanträde. För att ett förslag ska kunna tas upp igen krävs dock stöd från en tredjedel av medlemsstaterna.
För närvarande erbjuds endast en handfull hajar en viss skyddsnivå under Cites. Det här är valhajen, hajen, vithajen och sju sågfiskar.
Följ Matt på Twitter.
Delegater vid Cites bevarandemöte i Thailands huvudstad, Bangkok, har röstat för att utvidga skyddet till en hotad hajart.