По последним данным, Русеф получила более 41% голосов, а ее соперником по второму туру станет правоцентристский кандидат Эсио Невес, получивший почти 34% голосов.
Третье место занимает известный эколог Марина Силва, получившая 21,14%.
В голосовании приняли участие более 142 миллионов человек.
Дилма Русеф уже выступила перед своими сторонниками в Бразилиа. "Борьба продолжается, и мы победим", - сказала она.
Эсио Невес, в свою очередь, обратился к сторонникам проигравшей Марины Силвы и призвал их объединиться против действующего президента.
"Я имею честь представлять надежду на перемены. Настало время объединить наши силы", - сказал он, призвав к формированию правительства, "которое объединит в себе приличие и эффективность".
Второй тур президентских выборов состоится в конце месяца.
Смерть одного из главных кандидатов на пост президента, социалиста Эдуардо Кампоса, который погиб в авиакатастрофе в ходе кампании, имела большее воздействие на ход избирательной гонки. В результате его кандидатуру заменила Марина Силва.
Русеф представляет левоцентристскую партию трудящихся, и ее победу эксперты предрекали еще в начале кампании.
В период ее президентства уровень безработицы был ниже, чем при всех ее предшественниках, на уровне около 5%.
Минимальная заработная плата выросла, снизилось количество бразильцев, страдающих от недоедания.
Однако последние 18 месяцев были омрачены рецессией и коррупционными скандалами, а также протестами из-за никого уровня коммунальных услуг и необоснованными, по мнению многих, затратами на Чемпионат мира по футболу.
bbc.co.uk