Det beskedet ger premiärminister Pedro Sánchez inför planerade återupptagna förhandlingar med katalanska separatister.
– Det kommer inte att bli någon folkomröstning om självbestämmande, säger Sánchez i parlamentet.
Han tillägger att det enda sättet att få till stånd en godkänd omröstning är att förespråkarna övertygar tre femtedelar av parlamentets underhus att göra nödvändiga ändringar i konstitutionen. Därefter måste spanjorerna godkänna ändringarna i en folkomröstning.
Samtliga tre stora partigrupper i parlamentet – PSOE, högerpartiet PP och högerextrema Vox – motsätter sig en sådan reform.
Sánchez utspel kommer dagen efter hans första officiella möte med Kataloniens nya regionpresident, den moderate separatisten Pere Aragonès. Förhandlingarna mellan centralregeringen i Madrid och de katalanska separatisterna, som vill hålla en självständighetsomröstning, väntas påbörjas i september.