O jogador da seleção inglesa, de 27 anos, que se tornou o adolescente mais caro da história quando se mudou do Southampton para Old Trafford em 2014, foi recompensado após se tornar um jogador-chave para Erik ten Hag nos primeiros meses de mandato do holandês.
"Nove anos atrás, eu assinei por este clube incrível, e estou emocionado por estar estendendo minha estadia", disse Shaw, que fez 249 aparições pelo United, ao site do clube.
"Eu cresci imensamente desde que cheguei a Manchester durante todos esses anos, tanto como pessoa quanto como jogador. Sei o que é necessário para ter sucesso em um clube como este".
"Estamos no início de nossa jornada sob o comando do treinador e de sua equipe técnica. Já temos tido sucesso nesta temporada, mas queremos muito mais. Há uma grande oportunidade de criar algo especial aqui, e eu vou dar tudo para fazer parte disso".
Shaw fez parte da equipe do United que ganhou a Copa da Liga em fevereiro para acabar com uma seca de seis anos de troféus. Os Red Devils estão em busca de mais taças ao enfrentarem o Sevilla nas quartas de final da Liga Europa e Brighton nas semifinais da FA Cup.
Mas três jogos sem uma vitória na Premier League os deixou de fora do grupo dos quatro primeiros.
O diretor de futebol do United, John Murtough, disse: "Luke é um jogador extremamente importante para o plantel e se tornou um dos melhores defensores do mundo".
"Ele está no clube há quase uma década e compreende as expectativas de sucesso, o trabalho duro, o compromisso e os altos padrões necessários para alcançá-lo".