Den 37-åriges sejr over tjekkiske Jakub Mensik kom dagen efter, at en af hans største rivaler og jævnaldrende, Rafael Nadal, meddelte, at han ville trække sig tilbage i november.
Serberen, som går efter sin 100. singletitel i Shanghai, skal nu møde verdens nummer syv, Taylor Fritz, efter at amerikaneren slog belgiske David Goffin med 6-3, 6-4 tidligere fredag.
"Alt i alt var det en stor kamp, og det krævede det bedste af mig at vinde den," sagde Djokovic efter kampen.
Både Djokovic og den 65. rangerede Mensik bragte seriøs ildkraft ind på banen, og deres hårdtslående dueller fik stadion til at koge over af spænding.
Det første sæt var tæt, og Djokovic' break i det niende parti blev straks modsvaret af Mensiks i det næste.
Veteranen kom foran tidligt i tiebreaken, men så ud til at miste fokus, så den 19-årige kunne komme bagfra og vinde.
Den 24-dobbelte Grand Slam-mester dominerede dog andet sæt og brød i andet og sjette parti.
Mensik kom tilbage og lagde pres på igen i tredje sæt, men Djokovic fik et afgørende break i femte parti og kunne kåres som vinder.
Djokovic kaldte sin modstander for "en af de bedste spillere, vi har på touren".
"Han er kun 19 år, og han spiller allerede på så højt et niveau og håndterer situationer med højt pres så godt for en, der ikke har meget erfaring," sagde han.
"Jeg tror, at fremtiden er meget lys for ham."
Hurtighed, præcision og styrke
Fritz tog hurtigt styringen i første sæt af sin tidligere kamp og brød den 66. rangerede Goffin i andet og sjette parti.
Underdog Goffin - som slog andenseedede Alexander Zverev ud i sidste runde - så stærkere ud i andet sæt, men i sidste ende kunne han ikke gentage sin bedrift med endnu en top 10-skalp.
Det er første gang, at US Open-finalisten Fritz er nået forbi tredje runde i Shanghai.
Han har tabt til Djokovic i hver eneste af deres ni tidligere møder.
"Vi har spillet mange gange, og jeg har aldrig fået ram på ham. Så jeg venter på det tidspunkt, hvor jeg måske kan få min første sejr over ham," sagde Fritz.
"Jeg bliver kun bedre og bedre, og jeg er spændt på muligheden for at spille mod ham."
Djokovic sagde, at han forventede, at kampen ville blive tæt.
"Det er i slutfasen af en turnering, og alle kan slå alle. Jeg får brug for al min hurtighed, al min præcision og al min styrke," sagde han.
Verdensetteren Jannik Sinner bookede sin plads i semifinalen torsdag, og det samme gjorde Mensiks landsmand Tomas Machac, som slog den firedobbelte Grand Slam-mester Carlos Alcaraz.