Domaren i Los Angeles meddelade påföljden för den 47-årige "That ’70s show"-stjärnan efter att de två utsatta kvinnorna uttalat sig inför rätten.
– När du våldtog mig, stal du från mig, sade en av kvinnorna och förklarade att domslutet kom som en lättnad.
– Världen är en bättre plats med dig i fängelse, sade hon.
Danny Masterson har suttit häktad sedan han fälldes för brotten i maj tidigare i år.
Hustrun tårögd
Straffet, det strängast möjliga, innebär att Masterson har möjlighet att ansöka om villkorlig frigivning efter drygt 25 år. Men han riskerar också att bli kvar i fängelse livet ut.
Masterson, som nekar till brott, avböjde sin rätt att tala inför det att domen lästes upp. Han lyssnade utan synbar reaktion på domarens ord.
Hustrun, skådespelaren Bijou Phillips, var däremot tårögd under den sista dagen i rätten.
Försvaret hade yrkat på 15 års fängelse.
Mastersons advokat Shawn Holley säger i ett uttalande att hennes klient "inte begått de brott som han har fällts för". Enligt Holley har försvarssidan identifierat en rad "betydande bevismässiga och konstitutionella problem" som hon vid ett överklagande tror kommer att upphäva domen.
Toppen av karriären
Våldtäkterna ägde rum 2003 i Mastersons hem i Hollywood, då stjärnan stod på toppen av sin karriär efter genombrottet i "That 70's show".
Åklagarna hävdade under rättegången att Masterson använde sin ställning inom Scientologikyrkan för att utnyttja kvinnorna, som också var medlemmar i den omstridda rörelsen.
Mastersons offer vittnade under rättegången att de varnats av ledare inom kyrkan för att prata med polisen om övergreppen. Men i samband med att metoo-rörelsen kom i gång 2017 trädde kvinnorna fram och polisen inledde en utredning som ledde till åtal.
Efter en första rättegång i november i fjol kunde inte juryn enas om ett utslag och processen fick göras om.
Masterson friades från en tredje åtalspunkt om ytterligare en våldtäkt.