Bongo slo opposisjonsleder Jean Ping med 49,8 mot 48,23 prosent av stemmene. Resultatet har fått hundrevis av demonstranter til å ta til gatene.
Vitner forteller om dramatiske scener. Parlamentsbygningen og andre bygninger er satt fyr på, kjøpesenter er vandalisert og banker blir plyndret. Politiet har avfyrt tåregass mot demonstrantene.
– Hele bygningen står i brann, sier en mann like ved parlamentet som kaller seg Yannick til AFP.
Mente han hadde fått nesten 60 prosent
Søndag hevdet begge sider at de hadde vunnet valget, men tirsdag kveld mente Ping at han hadde vunnet etter at hans støttespillere har samlet inn valgresultater i de fleste av landets regioner.
– Det er ingen grunn til å tvile over seieren lenger, sa Ping, som hevdet at han har fått 59,32 prosent av stemmene i åtte av ni provinser, skriver Reuters.
Myndighetene i Gabon fordømte Ping og anklaget ham for å true den demokratiske prosessen.
Det regjerende Sosialistpartiet i Frankrike erklærte også Pings seier søndag, noe som har fått Bongo til å bli rasende. Myndighetene advarer nå Frankrike mot å intervenere i landets anliggende.
Har regjert i nesten 50 år
Ali Bongo ble første gang valgt til president i Gabon i 2009 etter at faren, Omar Bongo døde.
Omar Bongo var president i den tidligere franske kolonien Gabon i 42 år.
Han ble anklaget for å berike seg selv av korrupsjonsjeger Eva Joly. Hun pekte blant annet på at til tross for store oljeinntekter hadde landet en av verdens høyeste tilfeller av barnedødelighet.