Natten mot onsdag besegrade Fernandez världsfemman Elina Svitolina, Ukraina, i kvartsfinalen med 6–3, 3–6, 7–6. Sedan tidigare hon slagit ut såväl världstrean Naomi Osaka som trefaldiga grand slam-vinnaren Angelique Kerber ur damernas singelturnering i US Open.
– Ärligt talat så har jag inte någon aning om vad jag känner just nu, sade Fernandez direkt efter kvartsfinalvinsten.
Visat toppform
I semin möter Fernandez världstvåan Aryna Sabalenka, Belarus, som praktiskt taget körde över tjeckiskan Barbora Krejcikova i kvarten, 6–1, 6–4.
Det blir semifinalpremiär i US Open för dem båda.
Fernandez, som fyllde 19 tidigare i veckan, är en av flera tonåringar som har visat på toppform i årets USA Open.
18-årige spanjoren Carlos Alcaraz hade också tagit sig till kvartsfinal i herrarnas singelturnering där han mötte kanadensaren Felix Auger-Aliassime. Men han avbröt matchen i andra set på grund av en benskada, Auger-Aliassime ledde då med 6–3, 3–1.
21-årige Auger-Aliassime möter ryssen Daniil Medvedev i sin första semifinal i grand slam-sammanhang.
"Stark generation"
18-åriga Emma Raducanu är också vidare till semifinal efter att ha besegrat OS-mästaren Belinda Bencic i två raka set (6–3, 6–4).
Den 150-rankade brittiskan kommer att ställas mot fjärdeseedade Karolina Pliskova från Tjeckien eller 17-seedade grekiskan Maria Sakkari.
Vid seger där blir hon den första någonsin att ta sig hela vägen från kvalet till en grand slam-final.
Raducanu, som är ett par månader yngre än Leylah Fernandez, är den yngsta US Open-semifinalisten sedan Maria Sharapova 2005.
– Att det är så många unga här som gör det så bra, det visar hur stark den kommande generation är, säger Raducanu.