De vorige overeenkomst van de aanvoerder van Engeland zou in 2027 aflopen, maar de nieuwe deal houdt hem nog twee seizoenen in de Allianz Arena.
Kane heeft 156 doelpunten gescoord in 161 competitieve wedstrijden sinds hij in 2023 bij Bayern kwam van Tottenham Hotspur, en heeft zich gevestigd als een van de meest productieve aanvallers in het Europese voetbal.
Zijn buitengewone vorm hielp hem vorige maand de Ballon d'Or te winnen, voor Kylian Mbappe en Lamine Yamal, na een seizoen waarin hij 73 doelpunten scoorde voor club en land.
De 33-jarige heeft ook aanzienlijke teamsuccessen in Duitsland genoten, met twee Bundesliga-titels, de DFB Cup en twee Franz Beckenbauer Supercups sinds zijn komst.
Kane was verheugd zijn verblijf te verlengen en legde uit dat hij en zijn gezin zich hebben aangepast aan het leven in München.
"Ik voel me helemaal thuis bij FC Bayern. Ik hou van de club, de fans en de stad München," zei hij.
"We hebben een fantastisch team en, met Vincent Kompany, een fantastische manager. Het maakt me zeer trots om deel uit te maken van deze club."
"Mijn hele gezin is hier erg gelukkig. Ik was erop gebrand om te blijven. Ik kijk nu uit naar de toekomst en ik wil nog veel meer titels winnen met deze geweldige club."
Bayern-voorzitter Herbert Hainer verwelkomde de overeenkomst en beschreef Kane's bijdrage als een belangrijk onderdeel van de recente geschiedenis van de club.
De verlenging beëindigt ook elke onmiddellijke kans op een terugkeer naar de Premier League, waar Kane in verband was gebracht met een transfer terwijl hij de laatste fasen van zijn vorige contract naderde.
Een mogelijke terugkeer naar Engeland zou de aanvaller de kans hebben geboden om het doelpuntenrecord van Alan Shearer in de Premier League na te jagen, maar hij heeft ervoor gekozen zijn carrière in Duitsland voort te zetten.
Rapporten in Duitsland suggereren dat de nieuwe overeenkomst Kane een van de best betaalde spelers in het Europese voetbal maakt, met een jaarsalaris dat naar verluidt rond de €25 miljoen ligt vóór bonussen. Bayern heeft de financiële voorwaarden niet bekendgemaakt.
Kane's toewijding biedt Kompany een belangrijke basis voor de komende seizoenen terwijl Bayern probeert voort te bouwen op hun nationale succes en de Champions League najaagt.