Swiatek förlorade mot den 20-seedade Jelena Ostapenko med siffrorna 6–3, 3–6, 1–6 efter en timme och 48 minuter.
Ostapenko får nu möta sjätteseedade hemmaspelaren Coco Gauff i kvartsfinal på tisdagen.
Lettiskan har vunnit samtliga tre tidigare möten mot Swiatek och visste vad som väntade.
– Jag förväntar mig alltid ett tufft möte med Iga, hon är en sådan fantastisk spelare och har vunnit många "slams" och är så jämn, sade Jelena Ostapenko efter vinsten.
Hon sade också att hon visst att hon var tvungen att vara aggressiv och spela sitt eget spel, för det tycker inte Iga Swiatek om.
– Jag tänkte bara att jag måste spela tills den allra sista poängen, tills vi skakar hand. Jag kände som att jag var den bättre spelaren och jag gav henne inte många chanser.
Swiateks förlust innebär också att hennes 75 veckor långa svit som nummer ett på världsrankningen är över och att rivalen Aryna Sabalenka, Belarus, tar över förstaplatsen.