Med 93 procent av rösterna räknade ligger affärsmannen Guillermo Lasso nästan fem procentenheter före ekonomen Andrés Arauz.
"Vi gjorde det tillsammans. I dag vann Ecuador", skriver Lasso på Twitter.
Motståndaren Arauz tog dock ut segern i förskott redan på valkvällen i söndags, med hänvisning till Clima Socials vallokalsundersökning som gav honom ett knappt övertag.
– Vi har en vallokalsundersökning och vi har vunnit, sade han då.
En annan vallokalsundersökning, av Cedator, pekade dock ut Lasso som vinnare. Och senare tvingades Arauz att erkänna sig besegrad.
Den 36-årige socialisten Arauz, som står nära den tidigare presidenten Rafael Correa, vann en bekväm seger i den första valomgången med 32,7 procent av rösterna. Han behöll också en ledning i många mätningar inför söndagens avgörande omgång.
Men 65-årige Lasso, som är medlem i den ultrakonservativa katolska organisationen Opus Dei, knappade in på slutet.
Lasso har lovat att få fart på den covidhärjade ekonomin genom att locka utländska investerare till Ecuador. Under valrörelsen har han tonat ned sin konservativa profil och bland annat flaggat för skärpta miljö- och djurrättslagar. Han har också lovat att prioritera kampen mot diskriminering på grund av sexuell läggning.
Den nyvalde presidenten tillträder den 24 maj.