Den 27-seedade ryssen, som tog OS-silver förra sommaren, är för första gången klar för en Grand Slam-semifinal. Där får 26-åringen möta norrmannen Casper Ruud.
Kvartsfinalen blev en tuff femsetare som tog nästan fyra timmar att spela. Han vann mot den 27-årige Kyrgios, som hade hoppats på att nå sin andra raka Grand Slam-final, då han ju var i final i Wimbledon tidigare i år.
– Jag gjorde det! Jag gjorde det, utbrast Chatjanov lyckligt i segerintervjun på banan strax efter matchen, och fortsatte lite senare:
– Det var en galen match. Jag förväntade mig att det skulle bli något sånt här. Jag var redo att springa, att kämpa och spela fem set. Vi spelade ännu en match som pågick i nästan fyra timmar. Och det är nog det enda sättet att slå Nick, tror jag.
Detta var första gången som Chatjanov besegrade Kyrgios, som han mött två gånger tidigare.
– Jag är riktigt stolt över mig själv. Jag var riktigt fokuserad från början till slut, säger ryssen, som vann med setsiffrorna 7–5, 4–6, 7–5, 6–7 (3–7), 6–4.