Hon berättade för sin Christian Democratic Union (CDU) parti i Berlin hon förväntade sig sin tuffaste kampanj ännu och skulle "strida för våra värderingar och vårt sätt att leva".
Ett val kommer att hållas nästa år efter fyra års koalition med socialdemokraterna (SPD).
Merkels opinionssiffror har minskat sedan hon blev så populär, men hon har ett brett stöd.
Kanslern, som har varit i tjänst sedan 2005, utmanas också av det populistiska högerpartiet AfD.
Hon meddelade att hon skulle ställa upp igen efter att ha träffat partiledare på CDU:s högkvarter.
Hon berättade för reportrar att beslutet att ställa upp för en fjärde mandatperiod hade varit "allt annat än trivialt efter 11 års ämbetstid".
Hon tillade att hon förväntade sig utmaningar från både höger och vänster om det politiska spektrumet.
Är Merkel verkligen på repen?
Typ: Angela Merkel
I september tog Angela Merkel på sig ansvaret för valnederlag för CDU i flera stater och medgav att hennes politik för öppen dörr gentemot migranter var en faktor.
Tyskland förväntade sig att upp till 300 000 migranter skulle komma till landet i år, chefen för landets federala kontor för migration och flyktingar sade tidigare i år.
Under 2015 mottog Tyskland över en miljon asylansökningar.
Hon har hållit Tyskland gissa i veckor, men det ser ut som om Angela Merkel äntligen har svarat på den så kallade K-frage (chancellor fråga).
En opinionsundersökning för en söndagstidning (på tyska) visade att 55 procent av tyskarna skulle rösta på henne. Angela Merkels godkännandesiffror har ökat och minskat under de senaste månaderna till följd av hennes flyktingpolitik, men de är fortfarande andra världsledares avund.
Trots det kommer hon att kämpa mot den tidvatten av populism som svepte Donald Trump till seger i staterna och som också tvättar över Europa. Det antimuslimska partiet Alternative fuer Deutschland (AfD) kommer sannolikt att vinna platser i det nationella parlamentet nästa år. Det är högst osannolikt att fru Merkel kommer att dö men det är att tömma röster från Tysklands etablerade politiska partier.
Dessa parter kan i stort sett lättas av Angela Merkels beslut. Under de senaste åren har tyska förbundskanslerns arbete blivit en av de mäktigaste politiska positionerna i världen. Nästa dominerande aktör måste inte bara leda landet utan också ta itu med ett fragmenterande EU, i en värld som kan förändras mycket av den nya amerikanska administrationen.
Det är allmänt (ibland motvilligt ) accepterat här att det helt enkelt inte finns en annan realistisk kandidat för jobbet. Som ett programföretag uttryckte det: "Angela Merkel - det oumbärliga".
Läs mer: Tyskland chockerat av AfD framgång
En pastors dotter som växte upp i det kommunistiska Östtyskland, Angela Merkel har drivit det enade landet sedan 2005.
Om hon vinner nästa års allmänna val, som ska äga rum mellan augusti och oktober, kommer hon att vara lika rekord efter kriget satt av Helmut Kohl, som var kansler från 1982 till 1998.
Tyskland - Europas ekonomiska maktcentrum - har inga tidsgränser för landets toppjobb.
Tysklands center-högerkansler Angela Merkel har meddelat att hon kommer att ställa upp för en fjärde mandatperiod.