Domen kan överklagas till Högsta domstolen eller hela appellationsdomstolens panel.
Amerikanska appellationsdomstolens domare Sri Srinivasan, Neomi Rao och Douglas Ginsburg övervägde de juridiska utmaningarna från TikTok och användare mot lagen som ger ByteDance fram till 19 januari att sälja eller avyttra TikToks amerikanska tillgångar eller möta ett förbud.
President Joe Biden, som undertecknade lagen i april, kan bevilja en engångsförlängning på upp till 90 dagar, men endast om ByteDance har gjort betydande framsteg när det gäller att hitta en köpare.
Justitiedepartementet säger att TikTok under kinesiskt ägande utgör ett allvarligt nationellt säkerhetshot på grund av dess tillgång till omfattande personuppgifter om amerikaner och hävdar att Kina i hemlighet kan manipulera information som amerikaner konsumerar via TikTok.
TikTok och ByteDance hävdar att lagen är grundlagsstridig och kränker amerikanernas yttrandefrihet. De kallar det "en radikal avvikelse från detta lands tradition att kämpa för ett öppet internet."
Den tillträdande presidenten Donald Trump, som utan framgång försökte förbjuda TikTok under sin första mandatperiod 2020, sa före valet i november att han inte skulle tillåta förbudet mot TikTok, som används av 170 miljoner amerikaner
Lagen förbjuder appbutiker som Apple och Alphabets Google från att erbjuda TikTok och hindrar internetvärdtjänster från att stödja TikTok såvida inte ByteDance avyttrar TikTok inom tidsfristen.
