Efter nästan fyra och en halv timmes kamp slutade matchen 5–7, 7–5, 7–6 (9–7), 7–6 (7–3).
Förutom att ta första setet var 22-årige Chatjanov ytterst nära att ta även andra. Han hade även setboll i fjärde set.
Försteseedade Nadal, som vunnit US Open tre gånger, får nu göra upp med Nikoloz Basilashvili, Georgien, om en plats i kvartsfinalerna.