Prognoser fra flere amerikanske medier forteller at Sanders stikker av med seieren i Michigan, der Clinton hadde ledet klart på meningsmålingene i forkant av nominasjonsvalget.
Idet 92 prosent av stemmene i delstaten er talt opp, har Sanders fått 50,1 prosent av dem, mens Clinton har fått 48 prosents oppslutning.
Det har vært en enormt vellykket kveld i Michigan. Dette viser at vår revolusjon er sterk i alle deler av landet, sa Sanders før resultatet var klart.
Han la samtidig til at delegatene i Michigan vil bli relativt jevnt fordelt uavhengig av hvem som vinner. Tidligere tirsdag kveld erklærte Clinton seier i Mississippi, der hun ligger an til å få godt over 80 prosent av stemmene.
I Mississippi skal 36 delegater fordeles, mens 130 står på spill i Michigan i tillegg til de såkalte superdelegatene. Så langt er Clinton sikret 81 delegater fra de to delstatene, mens Sanders har 64 garanterte på sitt lag.
Totalt trengs det 2383 delegater for å vinne den demokratiske nominasjonen til presidentvalget i høst.
Før tirsdagens nominasjonsrunder hadde Clinton vunnet 673 delegater pluss 457 superdelegater, mens Sanders hadde sikret seg 477 delegater og 22 superdelegater. Superdelegatene kan stemme fritt på Demokratenes landsmøte.