Henry Okah avait été condamné en Afrique du Sud en 2013 pour l'organisation d'actes de terrorisme perpétrés au Nigeria, notamment un double attentat qui avait tué 12 personnes dans la capitale Abuja lors du 50e anniversaire de l'indépendance du pays en 2010.
Il avait également été reconnu coupable d'avoir organisé deux autres attentats la même année, dans la ville de Warri, un hub économique du sud du Nigeria.
"Son appel a été rejeté", a décidé la Cour constitutionnelle d'Afrique du Sud vendredi.
Henry Okah, qui purge actuellement sa peine, avait saisi cette juridiction en avançant que l'Afrique du Sud, où il bénéficie du statut de résident permanent depuis 2007, ne pouvait pas, selon lui, le juger.
La justice sud-africaine lui a adressé une fin de non recevoir: "Il n'a pas été extradé au Nigeria, parce que s'il avait été jugé là-bas, il aurait encouru la peine de mort", a asséné la Cour constitutionnelle.
Henry Okah a toujours nié être impliqué dans ces attentats et affirme avoir été condamné pour des motifs politiques.
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A l'époque de son arrestation, il était le leader présumé du Mouvement pour l'émancipation du delta du Niger (Mend), une organisation qui avait revendiqué les attentats d'Abuja.
Le Mend était notamment en conflit avec le gouvernement du Nigeria auquel il réclamait une meilleure redistribution des revenus du pétrole en faveur des habitants de la région du delta du Niger, dans le sud du pays.
Le frère de Henry Okah, Charles, est jugé au Nigeria dans la même affaire. La justice nigériane doit rendre son verdict le 7 mars.
Avec AFP