Belarusiskan vann med 7–6(7–5), 6-4 i en drabbning med powertennis som tog två timmar och sex minuter att slutföra.
– Hon satte mig under press. Hon spelade riktigt bra tennis under press också. Det var en fantastisk nivå från henne, säger en imponerad Sabalenka, har två raka titlar, som vann sin 17:e raka match i Melbourne Park.
22-åriga Tauson som vann WTA-finalen i Auckland förra helgen servade för det första setet vid 5–3, ett första set där danskan bröt Sabalenkas serve fyra gånger, vilket inte hänt sedan belarusiskan spelade mot Sloane Stephens i San Diego 2022.
Tauson räddade fyra setbollar i första set
Vid underläge 5–6 i första set räddade den förra juniorvärldsettan Tauson fyra setbollar.
– Det var verkligen viktigt att gå vidare efter dessa räddade setbollar från henne. Det kunde gått hur som helst och jag är bara superglad att jag kunde avsluta den här matchen och vara i fjärde omgången, säger Sabalenka till Australian Opens hemsida.
I tiebreaket vände Tauson 1–4 till 5–4 men Sabalenka visade klass på de viktiga poängen och vann tiebreaket med 7–5.
42-rankade Tauson, som blev dansk mästare som 13-åring, kommer att stiga till plats 39 på nästa ranking.