Presidentordern strider mot konstitutionen, enligt domstolen, som bekräftar en lägre instans beslut.
Syftet med Trumps politik i frågan är att förhindra att nyfödda barn till föräldrar som inte vistas lagligt i USA blir amerikanska medborgare.
Högsta domstolen beslutade i juni – i en framgång för Trump – att begränsa lägre domstolars rätt att utfärda order som gäller i hela landet.
Men appellationsdomstolen i det här fallet anser att ärendet faller under ett av de undantag som HD-domarna öppnade för.
Den amerikanska grundlagens 14:e tillägg slår fast att alla som föds i USA och lyder under amerikansk lag är medborgare.
Minst nio stämningar har lämnats in mot Trumps order. Sannolikt kommer saken så småningom studsa tillbaka till HD.