Domstolen, Court of Appeal, anser att Rwanda inte kan räknas som ett säkert tredjeland på grund av brister i det afrikanska landets asylsystem.
Den brittiska regeringens plan har varit att outsourca asylmottagandet till Rwanda, så att asylsökare får vistas där istället för i Storbritannien medan de inväntar asylbeslut.
Detta skulle både minska kostnaderna för asylprocessen och avskräcka lycksökare från tredje världen att ta sig till Storbritannien.
Förslaget godkändes tidigare av en annan domstol, High Court, men i Court of Appeal anser två av tre domare att planen är lagstridig. Enligt domarna finns det en "reell risk" att asylsökarna kan skickas hem till sina hemländer från Rwanda och där utsättas för förföljelse eller annan "inhuman" behandling.
Rwanda, som skulle få saftigt betalt av Storbritannien för att ta emot asylsökarna, kritiserar den nya domen.
– Rwanda är ett av de säkraste länderna i världen och vi har erkänts av UNHCR och andra internationella institutioner för vår exemplariska behandling av flyktingar, säger Yolande Makolo, talesperson för Rwandas regering.
