Med over 99 prosent av stemmene talt opp, ligger ultranasjonalisten Calin Georgescu på 23 prosent, ifølge BBC.
Han er fulgt av sentrum-høyre-kandidaten Elena Lasconi fra Save Romania Union og den sosialdemokratiske statsministeren Marcel Ciolacu.
Georgescus sterke resultat var valgkampens største overraskelse.
Sterk motstand til ukrainske flyktninger
Georgescus oppslutning kommer til tross for at han ikke har noe eget parti og hovedsakelig førte valgkamp på sosiale medier som TikTok.
Valgkampen i Romania har i stor grad handlet om økende levekostnader.
Romania er landet med størst andel av befolkningen i risiko for fattigdom i EU, og misnøye med støtteordninger til ukrainske flyktninger har også spilt en rolle i landets valgkamp.
Favoritt i Russland
Seieren til Georgescu har blitt varmt mottatt i russiske medier.
Georgescu førte valgkamp under slagordet “Gjenreis den rumenske nasjonens verdighet”. Han har tidligere kalt NATOs missilforsvar på militærbasen Deveselu i Sør-Romania “en skam”.
Roste antisemittisk bevegelse
Georgescu var en fremtredende skikkelse i et annet høyreradikalt parti, George Simions AUR (GULL). Men Georgescu ble til slutt ekskludert fordi han ble ansett som for radikal.
Det skjedde etter at Georgescu roste ledere av Jerngarden.
Jerngarden var en ultranasjonalistisk, antisemittisk, fascistisk parti i Romania under andre verdenskrig.
Sent søndag kveld ga George Simion likevel sin støtte til Georgescu og oppfordret de 1,3 millioner velgerne som stemte på ham søndag, til å støtte Georgescu i omvalget.
Meningsmålinger viste kun fem prosents oppslutning
Den politiske kommentatoren Radu Magdin uttalte at støtten til Georgescu var uten sidestykke, ettersom tidligere meningsmålinger plasserte ham på rundt 5 % av stemmene.
– Aldri i våre 34 år med demokrati har vi sett et så stort sprik mellom resultatet og meningsmålinger, sa Magdin.
Presidenten i Romania har en hovedsakelig symbolsk rolle, men har betydelig innflytelse på områder som utenrikspolitikk.