De unga ledarna vill ha större självständighet och förändringar i det sätt på vilket Hongkong styrs av Kina. Valdeltagandet var rekordhögt på 58 %.
Bland de valda är Nathan Law, 23, som hjälpte till att leda "Umbrella Protesterna" 2014 för självbestämmande.
Trots vinsterna kommer Kinas anhängare att fortsätta att inneha majoriteten av platserna i 70-sätesrådet.
Herr Law uttryckte chock över resultatet och sade att det visade människor "önskad förändring".
Valet är det första i territoriet sedan oroligheterna 2014, då centrala områden i Hongkong lamslogs i veckor av mestadels unga demonstranter.
De krävde större demokrati för territoriet mitt i oron över att Peking i allt högre grad lade sig i den tidigare brittiska kolonins politik och bröt mot överenskommelsen om "ett land, två system".
Peking förnekar detta och gav inga eftergifter till demonstranterna.
"Jag tror att Hong Kongers verkligen ville ha förändring," Mr Law, 23, citerades som sagt av AFP nyhetsbyrån. "Unga människor har en känsla av brådska när det gäller framtiden."
Herr Law, vars Demosistopartikampanjer för rätten till självbestämmande, hade det näst högsta antalet röster i Hong Kongs valkrets med flera säten.
Två kandidater från Youngspirationspartiet, en mer högljudd pro-oberoende rörelse som också har sina rötter i Umbrellaprotesterna, var också på väg att väljas.
Flera erfarna demokrater misslyckades dock med att behålla sina platser.
"Folk vill ha förändring, förändring innebär att de vill ha nya ansikten... men priset är en ytterligare fragmentering [av demokratiläger]", besegrade kandidat Lee Cheuk-yan berättade Reuters.
Herr Law varnade för att demokrativänliga lagstiftare "måste vara enade för att kämpa mot [det kinesiska] kommunistpartiet".
Det är viktigt för Law och hans allierade att demokraterna har behållit en tredjedel av mandaten i rådet - vilket innebär att de har förmågan att lägga in veto mot viktiga konstitutionella förändringar.
Det kommer också att finnas mer radikala röster i LegCo, med minst sex unga kandidater som stöder självbestämmande för Hongkong som innehar platser.
Kinas regering har alltid varit emot alla krav på självständighet, och en tjänsteman från statsrådets kontor i Hongkong och Macao upprepade detta på måndagen.
Samtidigt sade Hongkongs regerings sekreterare för konstitutionella frågor Raymond Tam att det skulle göra sitt bästa för att "föra dem [radikala aktivister] runt till en mer centristisk position".
"Independence är inte alls realistiskt", sade Elizabeth Quat, medlem i en pro-Beijing parti. "Förhoppningsvis kommer detta inte att vara deras huvudsakliga mål."
Den kinesiska regeringen har konsekvent fördömt demokratiprotesterna och kallat 2014 års gatuockupationer "olagliga" och betonat att enighet är vägen framåt för landet.
Hong Kong-dokumenten har noterat "det rekordhöga valdeltagandet" - det högsta sedan 1997. Apple Daily beskriver "en flammande atmosfär", med hundratals köande in i de tidiga timmarna.
The South China Morning Post konstaterar att en "ny generation" har uppstått ur omröstningen och kan "skapa mer huvudvärk för verkställande CY Leungs administration".
Många kinesiska fastlandsmedier har avstått från att täcka valet över huvud taget, eller bara täckt det sparsamt.
Tillsynsmyndigheter har till och med blockerat vissa utländska programföretags bevakning av valet - inklusive BBC World News-kanalen - och censurerat sociala mediers kommentarer som nämner pro-demokrater.
Ändå säger den engelska språkutgåvan av Global Times att de kommande dagarna kommer att bli "ett viktigt test på om det pro-etablerade lägret kan behålla dominansen".
Kandidaterna tävlade om de 70 platserna på LegCo, som antar lagar och budgetar på territoriet. Men bara 35 valkretsplatser väljs direkt av de 3,8 miljoner registrerade väljarna.
Ytterligare 30 platser, så kallade "funktionella valkretsar", representerar särskilda yrken eller yrken och endast personer med anknytning till dessa yrken eller yrken kan rösta för dessa platser.
Det är ungefär 6 procent av befolkningen, och de är mestadels i Peking.
Representanter för ytterligare fem funktionella valkretsar, så kallade "supersäten", väljs av väljare över hela territoriet.
Omröstningen väljer inte Hongkongs verkställande direktör, regeringschefen, men många analytiker tror att resultatet kan påverka om Kina stöder nuvarande ledare CY Leung för en andra mandatperiod.
En ny generation demokratiaktivister har fått platser i Hongkongs lagstiftande råd (LegCo).