Det midtsøgende parti fører ifølge israelske medier med to mandater foran den tidligere premierminister Benjamin Netanyahus højrefløjsparti Likud.
Der ventes at gå adskillige timer, før de første resultater af valget offentliggøres.
Selvom de første exit-polls viser sig at holde stik, så står det ikke klart, om Tzipi Livni og hendes Likud-parti er i stand til at danne Israels næste regering.
Israelske tv-kanaler står Kadima til at få 30 eller 29 pladser i parlamentet, Knesset, mens Likud står til 28 eller 27.
Oppositionslederen Benjamin Netanyahu førte i meningsmålingerne over regeringspartiets kandidat Tzipi Livni inden valget. Føringen er dog skrumpet i de seneste uger.
Den nuværende premierminister Ehud Olmert bebudede for flere måneder siden, at han ikke ville genopstille efter gentagne anklager om korruption.
Tzipi Livnis forsøg på at stable en ny regering på benene uden valg mislykkedes sidste år.