Sabalenka câștigase ultimele patru meciuri cu Vondrousova, iar după ce a câștigat primul set, campioana de la Australian Open părea că este pe cale să avanseze.
Vondrousova, campioana de la Wimbledon, a condus cu 4-1 în setul al doilea, înainte ca Sabalenka să revină la 4-3, dar cehoaica, a șasea favorită, a făcut un al treilea break și și-a păstrat serviciul pentru a forța decisivul.
Sabalenka a condus cu 5-4 în setul final, înainte ca Vondrousova să reușească trei game-uri la rând și să se califice în semifinale, unde o va întâlni fie pe americanca Coco Gauff (20 de ani), a treia favorită, fie pe ucraineanca Marta Kostyuk (21 de ani).
"A fost un meci foarte greu și cred că și unul foarte bun", a declarat Vondrousova.
"Este o jucătoare grozavă, așa că am încercat doar să rămân în meci. Lovește foarte repede, așa că este greu să faci ceva. Dar am rămas calmă în momentele cruciale".
Sabalenka a ajuns în sferturile de finală după ce buna ei prietenă Paula Badosa (26 de ani) a fost nevoită să se retragă din cauza unei accidentări, miercuri, când meciul era egal la seturi și 3-3 în decisiv.
A patra favorită, Elena Rybakina (24 de ani), a ajuns și ea în semifinale, după ce a trecut cu 6-3, 5-7, 6-3 de Jasmine Paolini (28 de ani), aflată în mare formă.
Paolini a câștigat turneul de la Dubai în februarie și a urcat pe locul 14 în clasamentul mondial, cel mai bun din carieră, și a ajuns până în optimi la Indian Wells în martie.
După ce a câștigat setul inaugural, Rybakina a lăsat să-i scape un avantaj de 4-2 în cel de-al doilea și a revenit după un break timpuriu al italiencei în ultimul set.
"Sunt mulțumită de energia mea", a declarat Rybakina.
"Bineînțeles, am avut șanse în setul al doilea în care aș fi putut să îl închid, dar, în general, cred că este doar o chestiune de meciuri și de a mă simți din ce în ce mai bine pe teren."
Rybakina se va confrunta cu numărul unu mondial, Iga Swiatek (22 de ani), care a trecut de britanica Emma Răducanu (21 de ani) cu 7-6, 6-3.