Según la decisión del tribunal, China no puede aspirar a tener derechos sobre la zona económica exclusiva en el área de las islas Spratly.
La corte, formada por cinco jueces, también acusa a China de haber violado la soberanía filipina y "causado daños graves a los arrecifes de coral" con la construcción de islas artificiales.
Pekín ya ha respondido que la decisión es "infundada" e "ilegítima".
"El Ministerio de Exteriores de la República Popular China considera esta decisión inválida y no vinculante. China no la acepta ni la reconoce", dice un comunicado la Cancillería china.
El desencadenante del caso fue la toma de posesión por la fuerza del arrecife Scarborough por barcos chinos tres años atrás.
El entonces presidente filipino, Benigno Aquino III, acudió al tribunal internacional alegando que diecisiete años de negociaciones bilaterales habían sido infructuosas y desoyendo las instrucciones de Pekín para tratar el asunto por la vía diplomática.
El posterior acuerdo militar de Filipinas con Estados Unidos acabó de encrespar a Pekín, que ha señalado a Aquino como el culpable de la tensión.
En el núcleo del debate está la consideración jurídica de lo que emerge del mar: Manila sostiene que son solo islotes, arrecife y rocas deshabitadas a las que la ley internacional apenas ofrece 12 millas de exclusión mientras China defiende que son islas, beneficiadas con 200 millas.
Las numerosas explanadas artificiales creadas por China a base de acumular arena en el medio del océano han añadido complejidad al asunto.
El Gobierno nacionalista de Chiang Kai-shek adoptó por primera vez esa reclamación en 1947 apoyándose en acartonados mapas y Mao la heredó tras imponerse en la guerra civil en 1949.
La situación no habría derivado en la problemática actual si estudios posteriores no hubieran revelado ingentes yacimientos de recursos naturales en el subsuelo o si las dos grandes potencias no se hubieran citado en el Pacífico para dirimir su hegemonía.
Filipinas, Vietnam, Malasia, Taiwán y Brunei inciden en su proximidad geográfica y en las leyes internacionales.
China ha negado la jurisdicción del tribunal y advertido que no cumplirá la sentencia.
Ésta es vinculante pero carece de fuerza ejecutoria.