M. Rajoelina a obtenu 55,66 % des suffrages contre 44,34 % pour M. Ravalomanana, un autre ancien président, selon les résultats du deuxième tour du 19 décembre publiés par la commission électorale.
Ces chiffres pourraient être contestés, M. Ravalomanana ayant jugé le scrutin entaché de fraude.
Commentant sa victoire devant la presse au siège de la commission électorale, M. Rajoelina a estimé que "le peuple malgache a pu s'exprimer en toute liberté" et appelé de ses voeux "une alternance démocratique".
"Mon message est simple, le peuple malgache n'a plus besoin de crise" mais "d'un leader sage, unificateur, pour unifier tout le peuple malgache", a-t-il déclaré.
"Les yeux du monte entier se tournent maintenant vers nous et il devrait y avoir une alternance démocratiques maintenant a Madagascar", a ajouté M. Rajoelina.
La Haute cour constitutionnelle dispose de neuf jours pour valider ou infirmer les résultats après l'examen d'éventuels recours.
Le président de la commission électorale Hery Rakotomanana a assuré que "des efforts" avaient été faits "pour répondre aux requêtes des deux candidats. L'un a demandé un examen du logiciel de comptage, l'autre a demandé des confrontations de procès verbaux", a-t-il dit.
L'élection présidentielle a été marquée par des accusations mutuelles de fraude de la part des deux candidats finalistes qui ont dépensé sans compter et multiplié les promesses parfois irréalistes pour l'emporter et effectuer leur retour à la présidence.
Leur campagne aux allures de règlement de comptes personnels a largement occulté les problèmes de fond du pays, qui est l'un des plus pauvres du continent africain et est sujet à l'instabilité politique depuis son indépendance de la France en 1960.
M. Rajoelina, 44 ans, a accueilli l'annonce des résultats assis parmi les quelque 200 hôtes de la commission électorale, alors qu'un siège, réservé pour son rival âgé de 69 ans, restait vide.
"C'est malheureux que l'autre candidat ne soit pas présent ici", a regretté le président de la commission électorale, M. Rakotomanana, tandis que de nombreux policiers armés patrouillaient aux alentours du siège de la commission.
Les observateurs de l'Union européenne avaient dit ne pas avoir constaté d'irrégularités significatives lors du scrutin.
Crainte de troubles post-électoraux
Quelque cinq millions de votants ont participé au second tour, soit 48% des inscrits, moins que les 55% du premier tour qui s'est tenu en novembre.
Dans la même veine que l'UE, l'Union africaine avait elle aussi félicité les "deux candidats, toute la classe politique et le peuple malgaches qui, malgré les divergences (...) ont su faire preuve de retenue".
Mais, dimanche, alors que M. Rajoelina s'envolait vers la victoire après la publication de résultats provisoires, son rival avait appelé "tous les Malgaches qui sentaient avoir subi une injustice et une violation de leur droit et de leur vote, à se lever et oser défendre leur choix", faisant craindre des troubles post-électoraux.
Au premier tour, M. Rajoelina avait déjà viré en tête avec 39% des voix, contre 35% à son principal adversaire. Le troisième grand candidat, le président sortant Hery Rajaonarimampianina, avait été éliminé avec seulement 9% des voix.
Ex-publicitaire et disc-jockey, Andry Rajoelina entretient une rivalité féroce depuis la crise de 2009 avec Marc Ravalomanana, un homme d'affaires qui a fait fortune à la tête d'un groupe laitier.
Elu président en 2002, M. Ravalomanana avait alors été contraint de démissionner face à une vague de manifestations violentes fomentées par M. Rajoelina, à l'époque maire d'Antananarivo.
Ce dernier avait ensuite été installé par l'armée à la tête d'une présidence de transition qu'il a quittée en 2014.
Les deux hommes avaient été interdits de candidature à la présidentielle de 2013 dans le cadre d'un accord de sortie de crise validé par la communauté internationale.
