Valen i förbundsländerna rör omkring 20 miljoner väljare – och har stor betydelse för delstaterna och för den tyska rikspolitiken.
Förbundskansler Olaf Scholz parti Socialdemokraterna (SPD), liberala FDP och Miljöpartiet de gröna backade både i Bayern och i Hessen, enligt vallokalsundersökningar som presenterades av public servicebolagen ARD och ZDF.
– Valresultaten är ett tydligt budskap riktat mot Berlin, sade SPD:s partisekreterare Kevin Kühnert.
CSU kvar i Bayern
CSU, det konservativa partiet CDU:s systerparti i Bayern, beräknades få omkring 37 procent, vilket är närmast oförändrat stöd jämfört med valet för fem år sedan. Därmed tros partiledare Markus Söder få fortsatt förtroende att leda förbundslandet.
– Bayern är stabilt och CSU har vunnit klart, sade partiledare Söder till sina partikamrater när vallokalsundersökningarna offentliggjorts.
Frågan är med vilket stödparti CSU ska regera, den nuvarande samarbetspartnern Fria väljare har drabbats av tidigare skandaler om bland annat misstänkta nazistutspel.
Fria väljare väntas få omkring 15 procent och lär därmed initialt inleda förhandlingar med CSU.
Högerextrema AFD, som isoleras på det tyska riksplanet av samtliga andra partier, ser ut att få kraftigt ökat valstöd och nå omkring 16 procents stöd, enligt vallokalsundersökningar.
AFD räknas ändå inte få vara med i delstatens regeringsförhandlingar.
Tufft för liberalerna
I industri- och finanstunga delstaten Hessen hoppades utmanaren, den tyska inrikesministern Nancy Faeser, att ersätta sittande CDU-ledaren Boris Rhein. Men Socialdemokraterna lyckades inte locka tillräckligt många röster för regeringsskifte.
Tvärtom gjorde CDU ett mycket starkt val och väntas få närmare 37 procent av rösterna. Socialdemokraterna backade till 15 procent från närmare 20 procent vid förra valet.
AFD gjorde också ett framgångsrikt val i Hessen och väntas få omkring 18 procent, vilket är en uppgång från de omkring 13 procent partiet fick i förra valet.
Resultatet innebär en tuffare politisk framtid för den federala regeringskoalitionen i Berlin där motsättningar mellan främst Miljöpartiet de gröna och liberala FPD stundtals utmynnat i regelrätta gräl.
För liberalerna innebar delstatsvalen i Bayern och Hessen ytterligare en utmaning, då partiet ser ut att hamna under parlamentsspärren på 5 procent.
Omkring 9,4 miljoner invånare var röstberättigade i Bayern och 4,3 miljoner i Hessen.