Den 41-årige före detta Ross County chefen tog Argyle till Majs play-off final i sin första säsong som chef, men de förlorade till AFC Wimbledon.
Pilgrimerna tillbringade mycket av den sista kampanjen på de automatiska kampanjplatserna, men slutade på femte plats efter en droppe i form.
Adams tidigare avtal skulle löpa ut i slutet av den här säsongen.
"Derek har redan gjort ett stort bidrag till Plymouth Argyle och styrelsen tror att han har mycket mer att erbjuda", sade ordförande James Brent.
"Mycket av vad fotbollsklubbar gör är fokuserat på den nuvarande säsongen och ändå, för att uppnå hållbar framgång, anser vi att planer måste genomföras även på medellång sikt,"
Plymouth Argyle manager Derek Adams har tecknat ett nytt fyraårigt kontrakt med klubben League Two.