Da 95 prosent av stemmene var talt opp etter søndagens valg, hadde Nytt demokrati og PASOK en samlet oppslutning på bare 32,4 prosent, mot 77,4 prosent i valget i 2009, ifølge tall fra innenriksdepartementet.
Med et slikt resultat vil de to partiene få til sammen 150 av de 300 setene i nasjonalforsamlingen. Dermed blir forsamlingen delt på midten.
– Regjeringspartiene er rammet av et jordskjelv, sier opposisjonspolitiker Panos Panagiotopoulos til fjernsynskanalen Mega.
Ifølge Alexis Tsipras, som leder Syrizas, en koalisjon av venstreorienterte partier, er regjeringens innstrammingspolitikk nå beseiret.
- Les også: Hellas holder pusten
Uavklart situasjon
Det vil nå bli svært vanskelig for den sittende regjeringen å sikre en videreføring av de harde sparepakkene som er vedtatt for å tilfredsstille kravene til disiplin fra kreditorene EU, ECB og IMF.
Panayotis Petrakis, økonomiprofessor ved Universitetet i Aten, har imidlertid håp om at Frankrikes nye president François Hollande vil sørge for at Hellas ikke får for hard medfart i Europa.
– Det finnes fortsatt et lite spillerom, sier han.
Ifølge Petrakis er det mest sannsynlige utfallet nå en ny teknokratregjering, kanskje ledet av sittende statsminister Lukas Papademos, eller nyvalg.
Ønsker samlingsregjering
Det konservative partiet Nytt demokrati ble det største partiet i søndagens valg. Partiets leder Antonis Samaras vil derfor få i oppgave å danne ny regjering.
Samaras vedgår at dette vil bli svært vanskelig nå som det parlamentariske flertallet er gått tapt, men sier han har håp om å danne en bred samlingsregjering for å sikre at Hellas forblir i eurosonen.
Partilederen varsler imidlertid at politikken må justeres for å stimulere til vekst og gjøre tilværelsen lettere for det greske folk.
Også François Hollande, som vant presidentvalget i Frankrike søndag, har varslet at det må satses på tiltak som stimulerer til vekst.
Protestpartier går fram
Den venstreradikale alliansen Syriza er nå samlet sett nest størst i Hellas, ifølge den politiske analytikeren Ilias Nikolakopoulos.
Alliansen, som ifølge valgdagsmålinger ligger an til å få omkring 17 prosent av stemmene, ønsker å snu ryggen til krisepakken fra EU og Det internasjonale pengefondet (IMF).
Men misfornøyde velgere har også strømmet til høyre, og det nynazistiske partiet Gyllent daggry har fått plass i nasjonalforsamlingen for første gang på 40 år.
Partiet får 6– 8 prosent av stemmene, viser valgdagsmålinger, godt over sperregrensen på 3 prosent. Det kan dermed ende opp med å bli landets sjette største parti med 25 av 300 seter i nasjonalforsamlingen.
EU biter negler
I EU har man ventet nervøst på resultatet. Hele kriseprogrammet kan settes i fare ved en uavklart parlamentarisk situasjon.
Markedet ser på valget i Hellas som viktigere enn valget i Frankrike på grunn av konsekvensene det kan få for andre svake økonomier i Sør-Europa, som Spania og Portugal.
Valgresultatet utløste et markant fall på børsene i Asia natt til mandag.
Statsminister Lukas Papademos sa tidlig søndag at en ny regjering vil være på plass i Hellas innen en uke.