Omröstningen är det första stora nederlaget för premiärminister Sánchez socialistiska minoritetsregering.

Pedro Sánchez parti har mindre än en fjärdedel av platserna i parlamentet och var beroende av de mindre regionala partierna, däribland de katalanska partierna, för att få budgeten att gå igenom.

Katalanerna, som bland annat är missnöjda med regeringens vägran att diskutera en folkomröstning om självständighet i Katalonien, röstade emot Sánchez och hans regering.

Även de konservativa röstade emot budgeten.

– Det här visar på att högern i det här landet är inställd på att stoppa den sociala utvecklingen, säger finansminister María Jesús Montero efter omröstningen.

Den spanska regeringen har varit hårt pressad av oppositionspartierna och under helgen protesterade konservativa PP och liberalkonservativa Ciudadanos i huvudstaden Madrid. Partierna vill se nyval och är kritiska till hur Sánchez hanterat Katalonienkonflikten och menar på att den spanska regeringen mjuknat gentemot katalanerna.

Pablo Casado, ledare för PP, säger att utfallet av omröstningen i parlamentet "i praktiken är en förtroendeomröstning mot Pedro Sánchez".

191 parlamentsledamöter av totalt 350 röstade emot. Om det blir nyval är 14 april eller 28 april möjliga datum.