Etter at de fleste stemmene er talt opp ser det ikke ut som om statsministerens parti klarer å kapre de 170 setene som trengs for å få flertall.
De liberale leder i 157 kretser, mens De konservative, ledet av Erin O'Toole, leder i 121 kretser.
Dermed ligger det an til at Trudeau fortsatt vil lede en mindretallsregjering.
– Dere har sendt oss tilbake til arbeid med et klart mandat om å komme oss gjennom denne pandemien og til en lysere fremtid, sa Trudeau i sin seierstale tirsdag morgen.
Opposisjonsleder Erin O'Toole innrømmet tirsdag morgen nederlaget og sa at han hadde ringt Trudeau for å gratulere ham.
Statsminister i seks år
Trudeau har siden hans første seier i 2015 ledet en stabil mindretallsregjering, men han er ikke så populær som han en gang var.
Han har nå vært statsminister i seks år, men har likevel langt igjen til sin far.
Pierre Trudeau var statsminister i Canada i 15 år, mellom 1968 og 1984.
Dårlig valg for de grønne
Valget ble utløst da Trudeau ba om nyvalg i august. Trudeau regnet med at canadiere vil belønne ham for å ha ledet landet gjennom koronapandemien, skriver nyhetsbyrået AP.
Canada er blant de landene i verden som har vaksinert flest innbyggere, og 49-åringens regjering brukte mye penger på å redde økonomien under portforbudene.
Klima var en av de viktigste sakene i forkant av mandagens valg i Canada, men partiet De grønne gjør et dårlig valg.