I den senaste opinionsundersökningen från mätinstitutet Ipsos hade Zoran Milanovic tre procent större stöd än Kolinda Grabar-Kitarovic. Han har många anhängare i städerna och har gått till val på att göra Kroatien till ett "normalt" land med ett självständigt rättsväsende och respekt för minoriteter. Han fick flest röster i den första valomgången i december, där den fristående högerkandidaten, sångaren Miroslav Skoro, slogs ut.
Kolinda Grabar-Kitarovic från det konservativa partiet HDZ har riktat in sin valkampanj på bland annat enighet och patriotism.
Runt 3,8 miljoner människor kan rösta i valet som hålls bara dagar efter att landet tog över ordförandeskapet i EU. Kroatien kämpar bland annat med stor utvandring, korruption och en avmattad ekonomi.
Kolinda Grabar-Kitarovic är president sedan 2015 och är den första kvinnan i landet som innehar posten. Posten har mestadels en ceremoniell funktion.
Vallokalerna stänger klockan 19 och de första preliminära resultaten väntas en timme senare.
ANDRA LÄSER