24-åringen gick fram till 5-4 och tre matchbollar vid 40-0. Han avgjorde matchen direkt med ett ess och kunde släppa loss glädjen och fira med publiken.
– Jag tog en av karriärens största vinster (mot Rafael Nadal) för 24 timmar sedan och tog ännu en stor vinst mot en väldigt skicklig spelare och kunde vända blad och gå vidare. Nu är jag i semifinalen, säger Tiafoe.
Två lyckade tiebreak tog matchen i Tiafoes favör.
Vann andra sets tiebreak med 7-0
Det andra setets tiebreak vann Tiafoe med 7-0. Vid 6-0 satte han en utsökt stoppboll framme vid nät och vid avslutande 7-0 hoppsprang han in en backhand på Rublevs för lösa andraserve. Medan en irriterad Rublev diskuterade med domaren satt Tiafoe i sin stol och knöt högernäven medan fansen jublade på det fullsatta Arthur Ashe-stadion.
– Jag känner mig så hemma här och ni får fram det bästa ur mig. Jag får alltid fram mitt bästa spel här. Nu har vi två matcher kvar, säger Tiafoe till publiken.
Tiafoe, son till migranter från Sierra Leone och växte upp under fattiga omständigheter, bröt fram till 4-3 i tredje set och nickade med huvudet och njöt när publiken visade sin uppskattning. Rublev visade stora känslor, kastade racketen, skällde ut sig själv och försökte på alla sätt vända matchen som gled ifrån honom.
I damklassen är Aryna Sabalenka klar för sin andra raka semifinal i turneringen efter att ha slagit Karolina Pliskova med 6-1,7-6(7-4).
– Jag väntade mig en hel del långa slagserier och ville se till att hon fick jobba, säger Sabalenka.
I semin möter hon segraren av Iga Swiatek och Jessica Pegula.