Den rumänska världstvåan förlorade första set mot polskan Iga Swiatek med 3–6, men tog sedan det andra och tredje seten 6–1, 6–4.
Halep har svårt mot Swiatek, som överraskande slog ut henne i Franska mästerskapen i höstas. Men den här gången lyckades rumänskan komma tillbaka och vann fem raka game på väg till segern.
Därmed ställs hon mot Serena Williams i kvartsfinalen. Det ser på förhand ut att bli en jämn match. Det står 9–3 till Serena Williams i matcher mellan de båda genom åren.
Wimbledonfinalen
Men Halep vann senaste gången spelarna möttes – i Wimbledonfinalen 2019. Fast senaste gången de spelade mot varandra just i Australian Open, i en åttondelsfinal för två år sedan, var det Serena Williams som gick segrande ur striden.
Serena Williams, seedad som nummer tio, är på jakt efter sin 24:e grand slam-titel – och vann sin match i den fjärde omgången mot sjundeseedade belarusiskan Aryna Sabalenka.
Williams lyckades bemästra den hårtslående Sabalenka och kunde till slut avgå med segern efter 6–4, 2–6, 6–4.
Hon ser fram emot duellen med Halep och känner sig inte särskilt nervös inför mötet.
– Det är kvartsfinal i grand slam. Jag har varit här fler gånger än jag kan räkna till, säger Williams och tillägger:
– Det är den inställningen jag måste ha. Jag kommer att vara förberedd.
Det är 54:e gången Serena Williams når en kvartsfinal – eller längre – i en grand slam-turnering.
Osaka illa ute
Naomi Osaka är också klar för kvartsfinal, men först efter att ha räddat två matchbollar.
Japanskan besegrade Garbiñe Muguruza i en rysare med 4–6, 6–4, 7–5. Tredjeseedade Osaka var minst sagt illa ute i mötet mot Muguruza.
– Jag visste verkligen inte vad jag kunde förvänta mig eftersom jag aldrig har mött henne tidigare, men jag förstod att det skulle bli tufft, säger Osaka i eftermatchintervjun på planen.
I kvartsfinalen ställs Osaka mot överraskningen Hsieh Su-Wei från Taiwan, som bland annat har slagit ut Bianca Andreescu tidigare i turneringen. Den oseedade 35-åringen spelar i sin första grand slam-kvartsfinal, efter att ha besegrat Marketa Vondrousova med 6–4, 6–2.