Tidigt såg utmanaren och den pro-ryska kandidaten Aleksandr Stoianoglo ut att gå mot vinst med 80 procent av rösterna räknade.
– De pro-ryska krafterna som med hot, lögner och mutor försökt besegra henne har förlorat den här gången, säger Christofer Wendick, SVT:s Europakorrespondent.
När 92 procent var räknade var det istället sittande president Maia Sandu som stod som ledande kandidat.
– Marginalerna är verkligen minimala, men EU-vänliga sittande presidenten Maia Sandu har dem på sin sida den här kvällen och natten när rösterna i presidentvalet räknas. Liksom hon hade i folkomröstningen om EU för två veckor sen, säger Christofer Wendick.
Strax innan midnatt svensk tid utropades Maia Sandu till vinnare i valet och får fortsätta i rollen som landets president.
”Moldavien, ni är vinnare!” sa hon efter vinsten, rapporterar Ziarul de Garda.
EU-vänlig mot pro-rysk
Maia Sandu ses som den mer EU-vänliga kandidaten i valet. Aleksandr Stoianoglo ses istället som ett mer pro-ryskt alternativ.
För två veckor sedan röstade moldaverna med knapp majoritet för ett medlemskap i EU. Parallellt med folkomröstningen hölls presidentval där Europavänliga Maia Sandu fick störst stöd med 42 procent.
I och med att Sandu inte nådde över de 50 procent som krävs blev det en andra valomgång.
Utländska ledare gratulerade
Marcel Ciolacu, premiärminister i Rumänien, och Polens premiärminister Donald Tusk var de första ledarna att gratulera Maia Sandu till vinsten.
”Låt oss hoppas att denna trend kommer fortsätta kommande dagar och månader i andra länder också” skrev Tusk, enligt Ziarul de Garda.