Santorum fået 51 procent af stemmerne, mens nummer to Mitt Romney har fået 21 procent, rapporterer amerikanske medier.
Rick Santorum var på forhånd storfavorit til at vinde i Kansas, og de tre øvrige republikanske præsidentkandidater har stort set ikke ført valgkamp i staten.
- Vi har jaget de andre kandidater bort. Dette er en komfortabel sejr, sagde en tydelig glad Santorum til sine vælgere ifølge amerikanske medier.
De to andre kandidater, Newt Gingrich og Ron Paul, skrabede henholdsvis 14 og 12 procent af stemmerne til sig.
Mitt Romney, der fortsat er favorit til at blive Republikanernes udfordrer til præsident Barack Obama, tog derimod de fleste stemmer ved vælgermødeafstemningen, kaldet caucus, i staten Wyoming, hvor Republikanerne også går til valg.
Desuden har Romney lørdag vundet lignende afstemninger på småøerne Guam, Northern Marianas samt Jomfruøerne.
Politiske iagttagere siger, at Santorums sejr i Kansas vil give ham mere vind i sejlene forud for tre vigtige primærvalg tirsdag i staterne Alabama, Mississippi og Hawaii, hvor Romney og Santorum står næsten lige ifølge de seneste meningsmålinger.
Efter at Republikanerne har gennemført primærvalg og vælgermødeafstemninger i 25 stater, har Romney samlet cirka en tredjedel af de 1144 delegerede, der er nødvendige for at blive kåret som Republikanernes kandidat til præsidentvalget i november.
/ritzau/Reuters
Seneste artikler
Stjal 450.000 fra gymnastikfolk og tipsklub
For første gang i lang tid: Guldborgsund speeder op for grøn omstilling
Stort flertal stemte kæmpe besparelser igennem
"Alternativet var, at historien var blevet ufortalt og stadig havde befundet sig i mørket"
Christian fortsatte med at slå stikkeren, der lå forsvarsløs på jorden, mens kvinden slog ham på ryggen...
Mest læste artikler
Brand i sukkerfabrik
Tom bil på Farøbroen: Eftersøgning fortsætter mandag
Dramatisk: Traktor på afveje påkørte biler og ramte hus
Truede med at skyde bekendt: Fandt våben hos kvinde
Bostedet Langholt lukker