22-åringen er et produkt av klubbens akademi. Siden debuten i oktober 2016 har han spilt 179 kamper for førstelaget.
Alexander-Arnold gikk glipp av EM for England på grunn av en skade, men backen var tilbake på banen i to treningskamper mot Wacker og Stuttgart i Østerrike sist uke.
– Det er den eneste klubben jeg egentlig har kjent, så å være her nå og forlenge for å bli her enda lengre, er fantastisk for meg og familien, sier Alexander-Arnold til klubbens nettsider.
[ United-stjernen Rashford opereres neste uke – ute til oktober ]