Petro tog hem 50,4 procent av rösterna mot 47,3 procent för Hernandez, enligt Colombias valmyndigheter.
"Det är historiskt, Colombia har traditionellt röstat väldigt konservativt. Detta markerar en stor förändring, en övergång till ett mycket annorlunda ekonomisk modell", säger Silvana Amaya, analytiker på Control Risks konsultföretag i Bogota.