Tjänstemännen sade att Guelleh vann 87 % av fredagens omröstning, vilket aktivister klagade över föregicks av politiskt förtryck och stävjande av grundläggande friheter.
Guelleh, vid makten sedan 1999, börjar en fjärde femårig mandatperiod vid makten.
Han mötte fem rivaler i valet, men tre oppositionspartier bojkottade undersökningen.
Oppositionen klagar över polisens brutalitet och mediernas fördomar under Guellehs styre.
"Folket i Djibouti har återigen anförtrott mig statens högsta ämbete," Mr Guelleh, 68, sade i ett tal på nationell TV.
Mer om detta och andra afrikanska nyheter
Djibouti val: Vad du behöver veta
Djibouti € TM s tunnhyade demokrati
Djiboutis strategiska position på Adenbukten innebär att den är hem för amerikanska och franska militärbaser.
Landet ses också som relativt stabilt i en region som omfattar Somalia, där regeringen inte kontrollerar hela landet, och Jemen, där det pågår inbördeskrig.
Observatörer säger att detta förklarar den dämpade kritiken från president Guelleh från väst.
Omkring 180.000 personer hade rösträtt, omkring en fjärdedel av befolkningen.
Oppositionen var arg över att presidenten återkallade sitt tidigare beslut att inte söka en ny mandatperiod.
Hans främsta rival, som representerade koalitionen för den nationella Frälsningen (USN), var Omar Elmi Kaireh, en Djiboutis självständighetshjälte.
Han kom tvåa, med 7 %, enligt preliminära resultat som meddelades av inrikesminister Hassan Omar.
Djiboutis president Ismail Omar Guelleh har vunnit en jordskredsseger i ett val som kritiserats av oppositionspartier och rättighetsgrupper.