Den konservativa gruppen EPP-ED får 267 av de 736 platserna, enligt preliminära resultat som redovisas på EU-parlamentets hemsida. Därmed förstärker gruppen, där svenska moderater och kristdemokrater ingår, sin ställning i EU-parlamentet.
Socialisterna backar stort och får 159 platser. Gruppens ledare, tysken Martin Schulz, var mycket nedslagen när resultaten presenterades.
- Det är en mycket bitter kväll för oss, vi hade hoppats på ett bättre resultat, sade Schulz.
Tredje största grupp blir liberala ALDE, med svenska folkpartister och centerpartister, med 81 ledamöter.
De gröna går starkt framåt, precis som i Sverige och får 54 parlamentariker.
- Jag väntar mig inga svårigheter vad gäller beslutsfattandet. Sammansättningen av parlamentet blir inte mycket annorlunda jämfört med tidigare, sade EU:s ekonomikommissionär Joaquín Almunia till medier.
I flera länder lyckades små partier på yttersta högerkanten locka många väljare. Även om de är en spretig skara förenas de av EU-kritiska, nationalistiska och invandringsfientliga åsikter. Till exempel kapade den nederländske islamofoben Geert Wilders parti åt sig flera platser och han kommer att få sällskap av mer eller mindre likasinnade från Storbritannien, Österrike, Ungern, Slovakien och Finland.
Även om dessa partier går framåt, förblir de en liten grupp i parlamentet. Hittills har de haft svårt att hålla ihop internt, men även om inflytandet blir litet får de pengar och en plattform att verka från.
Bara drygt fyra av tio väljare i EU tog sig till vallokalerna, trots att EU-parlamentet satsat stort på att få upp väljarna från sofflocket. Trenden med stadigt sjunkande valdeltagande, trots att EU-parlamentet fått mer att säga till om, står sig alltså.
Det rekordlåga valdeltagandet ger legitimitetsproblem för EU-parlamentet, men det är också en känga åt regeringarna i EU. Den ekonomiska krisen och oron för arbetslöshet har toppat väljarnas listor på de viktigaste valfrågorna inför valet. Att döma av valresultatet är väljarna inte särskilt nöjda med vad deras regeringar gör.
I Irland, Spanien, Grekland, Tyskland, Ungern och Bulgarien backade regeringspartierna. I Polen däremot lyckades regeringspartiet ta hem segern. I valet i Italien fick Berlusconi 35 procent av rösterna. I Luxemburg stod premiärminister Jean-Claude Junckers parti CSV stadigt i EU-valet. Separatistpartiet Vlaams Belang förlorade ett säte i EU-parlamentet vid söndagens val i Belgien.
Men det fanns också undantag. I Frankrike blev president Nicolas Sarkozys konservativa UPM överlägset största parti.
Och även om förbundskansler Angela Merkels CDU/CSU i Tyskland backade med ungefär 5 procentenheter, höll det ändå ställningarna som största parti med drygt 39 procent av rösterna enligt preliminära resultat. Valet ses i Berlin som en fingervisning om väljarvindarna för Merkel inför höstens federala val i Tyskland. Tyskland är med sina 99 platser största land i Europaparlamentet.
EU-kommissionens ordförande José Manuel Barroso valde att tolka resultatet i världens hittills största internationella val som en seger för partier som stödjer "det europeiska projektet och vill se den Europeiska unionen leverera politiska svar på deras vardagsproblem".