Den heliga stolen hävdar att en sådan lagstiftning strider mot det avtal, också kallat konkordat, som stadgar relationen mellan den lilla kyrkostaten och den italienska staten, rapporterar tidningen Corriere della Sera.
Vatikanen har aldrig tidigare lagt sig i italienska angelägenheter med hänvisning till avtalet på detta vis, enligt tidningen.
Ärkebiskop Paul Richard Gallagher, som i praktiken verkar som påvens utrikesminister, skickade förra veckan protesten som en formell not till Italiens ambassadör vid Vatikanen.
Där uttrycks en oro för att katoliker i framtiden ska ställas inför rätta i Italien för att de uttrycker åsikter om hbtq-rättigheter. Det framförs också att lagen kan komma att inskränka religionsfriheten, om katolska skolor tvingas uppmärksamma en högtidsdag mot homo- och transfobi som föreslås inom ramen för lagstiftningen.
Lagen innebär i korthet att befintlig hatbrottslagstiftning utökas så att även brott som riktas mot en person med anledning av dennes sexualitet, könsidentitet eller funktionshinder omfattas.
Italiens deputeradekammare har röstat igenom förslaget, men det har strandat i nästa led i senaten, där de konservativa högerpartierna sätter sig på tvären.