Med 599 röster mot 30 fördömde parlamentet i en resolution på torsdagen sanktionerna som "grundlösa och slumpmässiga".
"EU ska stå på demokratins sida. Xi Jinping (Kinas president) ska visas ut från den gemensamma spelplanen och Kinas återkommande kränkningar av mänskliga rättigheter måste få tuffa konsekvenser", säger svenske ledamoten Jakop Dalunde (MP) i en skriftlig kommentar.
EU och Kina enades preliminärt om avtalet i vintras. Relationerna har dock försämrats kraftigt under våren i en upptrappad sanktionsstrid, utlöst av europeisk kritik mot kinesiska övergrepp på den uiguriska befolkningen i regionen Xinjiang.