Den förra världsettan vann med 6–1, 4–6, 6–4 över den nuvarande världsettan. I kvartsfinalen ställs amerikanskan mot tjeckiskan Karolina Pliskova, som besegrade spanjorskan Garbine Muguruza.

I de tre inledande matcherna i Melbourne hade Williams bara tappat nio game och såg ut att få en enkel resa även mot Halep. Men efter 1–6-utskåpningen kom rumänskan tillbaka och tog det andra setet med 6–4. Tredje set blev tufft, men Halep lyckades inte hämta tillbaka Williams servegenombrott till 4–3.

– Det blev en intensiv match med en del roliga dueller. Jag är en riktig fajter och gav inte upp utan jobbade hårt för varje poäng, säger Williams i intervjun på banan.

Williams har vunnit Australian Open sju gånger, den senaste 2017. Hon missade fjolårets turnering eftersom hon blivit mamma bara fyra månader tidigare. I och med Haleps uttåg är båda finalisterna från i fjol borta. För ett år sedan förlorade Halep finalen mot danskan Caroline Wozniacki.

Fjärdeseedade US-openvinnaren Naomi Osaka förlorade första setet mot Anastasija Sevastova, Lettland, med 4–6. Men sedan tog sig japanskan samman och vann de följande två med 6–3, 6–4. Kampen pågick i 1.47 i nära 30-gradig värme.

– Jag gav inte upp. Hon spelade verkligen bra och jag var inte säker på vad jag skulle göra, men jag lyckades hänga mig kvar där, säger Osaka efter matchen.

Hon säger att hon inspirerats av att Stefanos Tsitsipas slog ut Roger Federer och att Frances Tiafoe besegrade Kevin Anderson.

– De spelade verkligen bra! De kom ut här mot de bästa spelarna och vann. Jag ville också göra det, säger det 21-åriga stjärnskottet.

I kvartsfinalen möter Osaka sjätterankade Elina Svitolina från Ukraina, som vann sin match mot amerikanska Madison Keys, rankad 17, med 6–2, 1–6, 6–1.

– Jag var tvungen att höja min nivå, jag är glad att jag kunde hantera pressen och vinna tredje setet, säger Svitolina.