Bolsonaro hade gett Venezuela fram till lördagen att hämta hem de 30, som är diplomater och anställda vid ambassaden.
Brasilien hämtade hem alla sina diplomater från Venezuela den 17 april, och den brasilianska regeringen räknade enligt tjänstemän inom regeringen att Venezuela skulle göra det samma, baserat på ett muntligt avtal om ömsesidigt agerande.
Men Venezuela uppgav i torsdags att inget sådant avtal fanns och att deras diplomater skulle stanna där de var. Venezuelas utrikesminister Jorge Arreaza anklagade därpå Brasilien på Twitter för att bryta mot internationell lag genom att försöka tvinga ut diplomaterna.
Domaren Luís Roberto Barroso stoppar utvisningen på grund av humanitära skäl, då coronapandemin kan riskera diplomaternas hälsa. Hans beslut kommer efter en överklagan av en parlamentariker från Brasiliens arbetarparti.
"Den parlamentarikern är en trofast försvarare av Chávez/Maduro-regimen", twittrade Bolsonaro efter beslutet och syftar på Venezuelas sittande socialistledare Nicolás Maduro och den förre ledaren Hugo Chávez.
I likhet med bland annat USA och flera EU-länder står Brasilien bakom oppositionsledaren Juan Guaidó och anser att han är Venezuelas rättmätige president.
Brasilien anser även att María Teresa Belandria, som Guaidó har utsett, är Venezuelas ambassadör i landet. Hon har sitt kontor på ett hotell, då ambassaden kontrolleras av Maduro-trogna diplomater.