Avstemningen blant de over 2.000 delegatene skjedde bak lukkede dører i Beijing.
Resultatet ble presentert søndag, da den ukelange partikongressen i kommunistpartiet ble avsluttet.
– Jeg ønsker å rette en oppriktig takk til hele partiet for tilliten deres, sa han i en uttalelse til journalister etter kunngjøringen.
Den 69 år gamle lederen sa at han lover å «arbeide flittig i utøvelsen av pliktene for å gjøre oss verdig til den store tilliten fra vårt parti og vårt folk».
Gjenvalget av Xi som partileder betyr at han nærmest er garantert å bli gjenvalgt også som landets president på det årlige møtet i den nasjonale folkekongressen i mars neste år.
Dette vil gjøre Xi til den tredje lengste sittende presidenten av partiets høyeste posisjon, bare slått av Mao Zedong og Jiang Zemin.
– Kina kan ikke utvikles uten verden, og verden trenger også Kina, sa Xi.
– Etter over 40 år med utrettelig innsats, reformer og mer åpenhet, har vi skapt to mirakler – rask økonomisk utvikling og langsiktig sosial stabilitet, sa han videre.
Gjenvalget av Xi til kommunistpartiets sentralkomite, markerer en slutt på parties uformelle pensjonsalder på 68 år. I alt er over to tredjedeler av medlemmene i komiteen er nye, dette utgjør den høyeste omløpshastigheten på over 25 år, ifølge Bloomberg.
Ekspresident ført bort
Noe av det som har fått mest oppmerksomhet under partikongressen, er episoden da Kinas ekspresident Hu Jintao ble ført ut av salen under lørdagens avsluttende møte. 79-åringen var kjent som en helt annen ledertype enn Xi, mer reformvennlig og mer lyttende til partiets ulike fløyer.
Kinesiske medier har meldt at Hu ble ført ut fordi han ikke følte seg bra, men episoden vekker undring ettersom ekspresidenten ser ut til å motsette seg møtevertens inngripen. Han sier også noe til både Xi og statsminister Li Keqiang før han blir ført bort.
Analytikere har pekt på at måten Hu blir ført bort på, er nedverdigende uansett hva som er årsaken, og at det skjedde like før Kommunistpartiet vedtok en resolusjon som fastslo Xis ledende rolle i partiet.
Under avstemmingen ble derfor plassen ved siden av Xi, der Hu hadde sittet, stående tom.
