Beslutet kommer efter protester från Ryssland, som inte ville se den historiska hamnstaden på listan.
Odessa – som ligger cirka 500 kilometer från huvudstaden Kiev – har ofta utsatts för ryska attacker under anfallskriget. Det har bidragit till att stadens historiska centrum nu läggs till på listan över världsarv i fara.
Ukrainas president Volodymyr Zelenskyj uppmanade i höstas FN-organet att ge staden, ibland kallad "Svarta havets pärla", status som världsarv.
– Ukraina och världen ger skydd. Ryssland kan inte ge annat än terror och attacker. Detta är fakta, säger Zelenskyj om beslutet i ett tal på onsdagskvällen.
Ukraina har sedan tidigare även krävt att Ryssland ska uteslutas från Unesco. FN-organet har sagt att ryska soldater eller andra företrädare som är skyldiga till att medvetet ha förstört världsarv i Ukraina kan åtalas enligt internationell rätt.
Odessa blir Ukrainas åttonde världsarv, bland de tidigare finns Sofiakatedralen i Kiev och den gamla stadskärnan i Lviv.