Det nya kontraktet sträcker sig till 2025.
"Det är som hemma, speciellt med supportrarna, spelarna, ledarna. Det var ett självklart beslut. Det var lätt. Jag är så glad att vara här och ser fram emot att se supportrarna igen", säger 29-åringen i ett uttalande.
Han har spelat i Londonklubben sedan 2015. Sydkoreanen har gjort sammanlagt 280 matcher för "Spurs", på vilka han stått för 107 mål och 64 framspelningar.
Beskedet kommer samtidigt som lagkaptenen och målsprutan Harry Kane, 27, ryktas vara på väg bort. Det har spekulerats i månader om att engelsmannen vill ta nästa steg i karriären, och hans framtid i klubben är fortsatt osäker.
Son och Kane gjorde 40 av lagets sammanlagt 68 mål i Premier League förra säsongen.
Tottenham inleder nästa säsong, med nye tränaren Nuno Espirito Santos, den 15 augusti hemma mot regerande mästaren Manchester City.