Det blev en hård och tuff femsetare mot 20-årige amerikanen Brandon Nakashima, rankad 56, men till slut var det ändå inget snack.
Efter tre timmar och 10 minuter, och en australisk överkörning i avgörande set, skrevs segersiffrorna till 4–6, 6–4, 7–6 (7–2), 3–6, 6–2.
Det är andra gången Kyrgios når kvartsfinal i Wimbledon och den första sedan 2014.
– Jag är stolt över min kämpainsats. Det har varit mycket tennis senaste 1,5 månaden, i kväll behöver jag ett glas vin, säger australiern i segerintervjun på centrecourten efter att ha erkänt att kroppen, och framför allt ena axeln, var öm.
Kvartsfinalplatsen är den tangerat bästa i grand slam-sammanhang. Han har också nått kvartsfinal i Australian Open 2015.
Nu har den 40-rankade australiern drömläge att nå ännu längre. I kvartsfinalen väntar oseedade och 43-rankade Cristian Garin, Chile, som vände 0–2 underläge mot Kyrgios landsman Alex de Minaur och vann en holmgång på fyra timmar och 34 minuter med 2–6, 5–7, 7–6 (7–3), 6–4, 7–6 (8–6).
Kyrgios var helt fokuserad på sin tennis i måndagens match till skillnad mot i segern mot grekiske världsfemman Stefanos Tsitsipas i söndags.
Då skällde han på domare och krävde att få Tsitsipas diskad sedan denne slagit en boll in i publiken.
Efteråt kallade Tsitsipas australiern för ”mobbare”.
Se även: Kyrgios tappade fattningen i Houston