Det avgjordes i fjärde set som var en riktig nagelbitare.
5-1 till Djokovic blev till 5-5 och efter ett antal spektakulära bolldueller gick setet till tiebreak. Djokovic räddade tre matchbollar innan Cecchinato vann med 13-11 i tiebreaket, och matchen med 6-3, 7-6, 1-6, 7-6.
– Jag startade med mycket självförtroende, jag hade inget att förlora. Sedan tappade jag energi och trodde inte att jag skulle orka men jag hittade nya krafter när jag insåg att jag kunde besegra honom, säger Cecchinato till Eurosport.
Inte första skrällen
På sin väg till kvartsfinalen har Cecchinato slagit ut både Pablo Carreno Busta (10) och David Goffin (8).
Och den 25-årige grusspecialisten, som aldrig tidigare tagit sig vidare från första rundan i en Grand slam-turnering, fortsatte att glänsa mot världsstjärnan Djokovic som har hela tolv Grand slam-titlar.
Han är den lägst rankade spelaren att ta sig till semifinal sedan 1999.
Jämn match
Italienaren vann övertygande första set med 6-3 och Djokovic såg uppenbart störd ut.
Andra set blev liksom det sista en riktig nagelbitare. Cecchinato utjämnade till fem lika, han räddade tre setbollar innan han tog setet till tiebreak och dominerade. 2-0 till italienaren.
Den 31-årige serben hade en del att fundera över i pausen och han kom tillbaka med ny energi och vann tredje set med säkra 6-1.
Cecchinato får möta Dominic Thiem i semifinalen. Thiem slog ut Alexander Zverev i kvarten i tre raka set, 6-4, 6-2, 6-1.