Portugisen, som anslöt från Benfica i fjol, spelade en nyckelroll när City vann ligan och tog sig till Champions League-final förra säsongen.
24-åringen utsågs till årets spelare i Premier League för sin fina debutsäsong.
"Även om han bara anslöt för mindre än ett år sedan, har Ruben bevisat att han är en vital del av vår trupp", säger sportchefen Txiki Begiristain i ett uttalande.
Dias har spelat samtliga matcher för Manchester City i säsongsinledningen.