Vid 4-5 i skiljesetet räddade den 33-åriga danskan två matchbollar genom lika många serveess. I det nästa gamet som tog över tio minuter avgjorde den 91-rankade Wozniacki på sin sjätte breakboll och kunde gå fram till 6-5.
Hon höll sedan sin serve och kunde vinna matchen efter att Fernandez slagit ut en forehand i en match där det var ursinniga dueller från baslinjen.
När segern var klar tackade Wozniacki den lilla publik som fanns på bana ett med slängkyssar 23.25 svensk tid. Andy Murrays dubbelmatch hade fått den stora publiken och uppmärksamheten på den intilliggande centercourten.
Matchen inleddes på en annan bana
Matchen inleddes på bana 12 men flyttades på grund av mörker vid 3-3 i det tredje setet. Spelarna trodde att matchen skulle spelas klart under fredagen och efter lite förvirring talade domaren om att matchen skulle flyttas då det var risk för mer regn i London under morgondagen.
Uppehållet kring banbytet gjorde att det blev en timmes paus.
– Jag har aldrig varit med om något liknande, aldrig någonsin, sade danske DR:s kommentator Michael Mortensen om de märkliga scenerna.
I nästa omgång väntar världsfyran Elena Rybakina, som vann Wimbledon för två år sedan, för Wozniacki.