Det var i augusti som Trump uppgav att han sparkat henne, och hävdade att hon inte hade skött sina bolåneansökningar korrekt. Cooks advokater har tidigare kallat uppsägningen olaglig och sagt att den saknar grund.
Domen innebär att Cook får sitta kvar på sin post i centralbanken fram till dess att stämningen behandlats av domstol i sin helhet.
Domstolsbeslutet är det senaste ledet i konflikten mellan Vita huset och centralbanken, där Trump kräver sänkt styrränta men Fed hävdar sin oberoende beslutskraft.
