Mae'r frenhines wedi rhoi sêl ei bendith ar fesur Llywodraeth Cymru, gan olygu bod y mesur bellach yn ddeddf.
Fe fydd y ddeddf newydd yn rhoi'r grym i'r Cynulliad ddeddfu mewn meysydd sydd wedi eu datganoli.
Mae Ysgrifennydd Cymru, Peter Hain wedi disgrifio'r mesur fel "gwawr newydd" i ddatganoli.
Daeth taith Mesur Llywodraeth Cymru drwy Senedd Prydain i ben nos Fawrth wedi wythnosau o anghytuno rhwng aelodau'r Tŷ'r Cyffredin a'r arglwyddi.
Mae'r ddeddf yn golygu y bydd gwleidyddion Bae Caerdydd yn cael mwy o ryddid i lunio eu deddfau eu hunain ac mae disgwyl i system bleidleisio'r cynulliad gael ei haddasu.
Mae Mr Hain a Phrif Weinidog Cymru Rhodri Morgan wedi croesawu cydsyniad brenhinol Deddf Llywodraeth Cymru.
"Dyma'r cam mwya pwysig yn y broses ddatganoli ers 1999 - ac mae'n ddiwrnod hanesyddol i bobl Cymru, fydd yn ateb y ddadl gyfansoddiadol am genedlaethau," meddai'r ddau mewn datganiad.
"Dyma fydd y mesur olaf o'r math."
Dywedodd Mr Hain y byddai'r mesur yn newid y sefyllfa gyfansoddiadol yng Nghymru ac y byddai'n sicrhau bod y Cynulliad yn parhau i ddatblygu a chryfhau.
"Mae Deddf Llywodraeth Cymru yn golygu datblygiad cyfansoddiadol fydd yn parhau am genedlaethau.
"Wrth ehangu pwerau deddfu i Gymru gall y cynulliad lunio polisïau wedi eu teilwra i anghenion pobl Cymru.
"Ac am y tro cyntaf erioed bydd y mesur yn gosod pwerau cynradd i Gymru ar y llyfr statud, yn barod i'w gweithredu pan fydd Cymry'n cefnogi newid felly mewn refferendwm," ychwanegodd.
Hwn fydd y newid mwyaf o ran trosglwyddo grym i Fae Caerdydd ers sefydlu'r cynulliad yn 1999.
Dywedodd y Prif Weinidog Rhodri Morgan y byddai'n "rhyddhau llawer o amser yn San Steffan" ac yn symud grym ddeddfu i'r cynulliad yn ôl yr angen.
"Ni fydd yn disgrifio'r maes lle rydym yn dymuno deddfu ac os yw Senedd Prydain yn cytuno, fe drosglwyddir y grym hwnnw i ni."
Gallai'r cynulliad ofyn am bwerau ychwanegol mewn meysydd y mae'n gyfrifol amdanyn nhw.
Yn lle gorfod aros i fesurau llawn gael eu llunio yn Llundain, gallai Aelodau Cynulliad lunio deddfau eu hunain fydd yn cael eu galw'n fesurau cynulliad.
Bydd darpariaeth yn y pen draw i lunio deddfau llawn eu hunain ond dim ond ar ôl refferendwm.
Mae'r mesur wedi bod yn ddadleuol ac roedd gwrthbleidiau'r arglwyddi wedi newid rhannau allweddol a threchu'r llywodraeth sawl tro.
Ymroddiad
Y ffrae fwyaf oedd oherwydd ymgais i newid y drefn ethol Aelodau Cynulliad - roedd y llywodraeth am gyflwyno rheol na allai ymgeisydd sefyll mewn etholaeth ac ar restr ranbarthol.
Roedd rhai wedi dadlau mai ymgais oedd hon gan y llywodraeth i'w gwneud hi'n fwy anodd i'r gwrthbleidiau ennill seddi yn y cynulliad.
Ond dywedodd y llywodraeth fod gwahardd ymgeisio deuol yn rhan o faniffesto'r Blaid Lafur yn yr etholiad diwetha.
Llwyddodd yr arglwyddi i newid cydbwysedd gwleidyddol pwyllgorau'r cynulliad a'r corff fydd yn rhedeg y sefydliad, Comisiwn y Cynulliad.
Maen nhw wedi newid enw'r pwyllgor archwilio arfaethedig ac wedi cyfyngu rôl Ysgrifennydd Cymru adeg refferendwm ar ddeddfu llawn.
Cyfaddawdodd y llywodraeth wrth drafod y pwyllgorau a'r comisiwn gan roi sicrwydd i'r arglwyddi nad rhoi grym i'r ysgrifennydd gwladol hawl i wahardd cynigion y cynulliad oedd nod y mesur.
"Ni fydd y mesur hwn yn rhoi i Gymru'r pwerau y mae eu hangen neu'n eu haeddu," meddai'r Arglwydd Livsey o Dalgarth o'r Democratiaid Rhyddfrydol.
"Fodd bynnag, bydd gwelliant y Democratiaid Rhyddryfol Cymreig o leia'n golygu y bydd pwyllgorau'r cynulliad yn adlewyrchu cydbwysedd gwleidyddol y cynulliad.
"Mae'n system decach a bydd pwyllgorau'r cynulliad yn gweithredu'n well ..."
"Bydd gan ysgrifennydd Cymru hawl i wahardd cynigion y cynulliad, fydd yn golygu y bydd y sefyllfa'n anodd iawn os bydd dwy blaid mewn grym yn Llundain a Chaerdydd," meddai arweinydd Plaid Cymru yn y cynulliad Ieuan Wyn Jones.
Dywedodd llefarydd Cymreig y Ceidwadwyr Cheryl Gillan fod y mesur yn "gyfle a gollwyd i'r holl bleidiau gwleidyddol, cyfle i gydweithio er lles y cynulliad a'r etholwyr."