Zuvor war es in sieben Abstimmungsrunden nicht gelungen, einen Nachfolger zu bestimmen.
Mattarella hatte ursprünglich keine zweite Amtszeit als Präsident angestrebt. Angesichts der schwierigen Situation hatte er sich auf Bitten mehrerer Parteien dann doch bereit erklärt, erneut anzutreten.
Auf Twitter gratulierten bereits zahlreiche Spitzenpolitiker zum Wahlsieg, darunter EU-Ratschef Charles Michel.
dpa/jp