Shelton, som konsekvent har sendt raketserver ned på det glatte græs ved Grand Slam i år, startede aggressivt under Court One-taget med at serve og slå flugtere i et forsøg på at forvirre Australian Open-mesteren.
Sinner var dog på højde med opgaven og han brød den temperamentsfulde amerikaner to gange for komfortabelt at tage åbningssættet.
Italieneren konsoliderede et tidligt break i andet sæt med et buldrende es og havde nu en fordel på to sæt, mens Shelton havde en utroligt hård kamp foran sig.
Den 21-årige vakte håb hos fansene ved at bringe sig foran 4-1 i tredje sæt, men Sinner kørte sin modstander træt med sin power og præcision og fik udlignet efter otte partier og afværgede en breakbold for at fremtvinge en tiebreak.
Shelton misbrugte alle de fire sætbolde, han fik, mens Sinner holdt nerverne i ro og sikrede sig sejren og et møde med enten den femteseedede Daniil Medvedev eller den tiendeseedede Grigor Dimitrov.