Lenin Moreno, av det styrande vänsterpartiet i Pais, föll strax under de 40 procent som behövdes för att vinna direkt på söndagen.
Han kommer att slåss mot före detta bankir Guillermo Lasso för toppjobbet. Det hade varit spänningar efter långa förseningar i räkningen.
Nationella valrådets ordförande Juan Pablo Pozo skyllde förseningarna på "numeriska inkonsekvenser" i 5,5 % av valsedlarna.
I tidigare val meddelades officiella resultat samma kväll som omröstningen, men den här gången räknade man med att det skulle ta fyra dagar.
De slutliga resultaten är fortfarande inte klara, men med bara en halv procent kvar att räkna, herr Moreno, 63, kan man omöjligen nå de 40 procent som behövs för att avvärja en andra omgång.
Med 99,5% av rösterna hade han vunnit 39,3% av rösterna, mot 28,1% för Lasso.
Det är Lenin Moreno.
Guillermo Lasso:
Tillkännagivandet om att det skulle hållas en andra omgång firades av anhängare till Lasso, 61 år, samlade utanför det nationella valrådets byggnad.
Lasso hade tidigare uttryckt oro över förseningen med att räkna med att säga att det inte luktade rätt.
Den konservativa f.d. bankiren säger att han är säker på att vinna avhoppet med stöd av oppositionskandidater som eliminerats i den första omgången.
Tredjeplatsen Cynthia Viteri, som vann mer än 16 procent av rösterna, har redan uppmanat sina anhängare att rösta på Lasso.
Valet bevakas med intresse i regionen efter att andra länder som leds av vänsterledare, som Argentina och Peru, har svängt till höger i de senaste opinionsundersökningarna.
Vinnaren kommer att ersätta president Rafael Correa, som lämnar sitt ämbete efter ett decennium vid makten.
Ecuadors presidentval är satt till en andra omgång den 2 april, valkommissionen har meddelat.