Alternativ för Tyskland, AFD, låg på drygt 38 procent i ARD:s prognos klockan 21.47 på söndagen, rapporterar Bild.
SPD, med delstatens regeringschef Manuela Schwesig, låg samtidigt på drygt 35 procent och backade med drygt fyra procentenheter.
AFD:s Leif-Erik Holm hade under valrörelsen profilerat sig med en hård linje i invandringsfrågan. Schwesig försökte i sin tur samla väljarna kring kampen mot AFD.
Enligt ARD hade övriga partier uteslutit samarbete med partiet, vilket gör regeringsfrågan fortsatt oviss.
Även i Berlin hölls val och där ökade AFD också. Där nådde partiet drygt 16 procent i ARD:s prognos klockan 21.25 och såg ut att bli tredje största parti i den starkt vänsterorienterade huvudstaden.
CDU kollapsar
För CDU blev valkvällen desto mörkare. I Mecklenburg-Vorpommern låg partiet strax under femprocentsspärren i ARD-prognosen. Därmed hotas hela dess representation i delstatsparlamentet.
Merz kallar CDU:s resultat i delstaten för en "katastrof", enligt ARD.
Han vill ändå fortsätta som både förbundskansler och CDU-ledare och hålla fast vid regeringens reformer. Merz tar på sig ansvaret för valbakslaget men uppmanar samtidigt tyskarna att inte svartmåla allt.
– Reformerna är nödvändiga, säger han enligt Bild.
Också i Berlin går CDU tillbaka kraftigt. Partiet får omkring 19 procent, en nedgång med nio procentenheter. Vänsterpartiet Die Linke ser i stället ut att bli störst. Med Elif Eralp som toppkandidat nådde det drygt 25 procent i ARD:s prognos klockan 21.25 – ungefär dubbelt så mycket som i det föregående valet.
De gröna ligger på drygt 14 procent och SPD på drygt 12.
Båda valen präglas också av osäkerhet kring vänsterpopulistiska BSW:s möjligheter att nå femprocentsspärren. Liberala FDP ser enligt prognoserna ut att bli utan representation i båda delstatsparlamenten.
