Affären kommer att se 24-åriga löshuvudet kvar på Kingspan Stadium fram till 2019.
"Den här säsongen har varit särskilt glädjande eftersom jag har spelat mycket mer än jag förväntade mig", sade McCall.
"Jag är tacksam till Les Kiss för att ge mig en möjlighet att bevisa mig själv i år," tillade front-rower.
McCalls enastående form denna säsong erkändes på Ulster Rugby Awards middag tidigare i månaden när han samlade den unga spelaren i årets pris.
Han gjorde sin Ulster debut mot Leinster i mars 2013 och gjorde ytterligare tre framträdanden innan han tjänade sin första start, mot drakar i november förra året.
Han fortsatte att starta fem av Ulsters sex Champions Cup-matcher, poäng hans första senior försök i den dramatiska 24-23 bort seger över Oyonnax i januari.
"Jag vill fortsätta att arbeta hårt för att utveckla mina kärnkunskaper och försöka driva mitt spel vidare till nästa nivå," förklarade McCall.
"Förhoppningsvis kan jag befästa en startposition nästa säsong och bidra till ett framgångsrikt Ulster team i Pro12 och Europa."
Ulster Director för Rugby Les Kiss beskrev nyheten som "ett annat stort uppsving för oss, efter nyheten att Stuart McCloskey också har undertecknat ett kontrakt förlängning".
"Kyles oupphörliga lön har sett honom tjäna ett rykte som en av de bästa utbildarna i gruppen. Vid 24 års ålder är han fortfarande ung för en frontradsspelare, och med sin enorma potential och önskan att vara den bästa han kan vara, jag tvivlar inte på att han kan bli en framtida internationell."
Prop Kyle McCall har blivit den senaste Ulster spelare att binda sin framtid till provinsen efter att ha undertecknat en två-års förlängning till hans nuvarande kontrakt.