Numărul unu mondial pierduse patru din cele cinci meciuri anterioare împotriva germanului, singura sa victorie venind la Roland Garros acum patru ani.
Partida a durat mai mult de trei ore, fără a include o întrerupere din cauza ploii.
Sinner a salvat două mingi de set și a câștigat prima rundă la a treia șansă a sa, dar a avut o cădere în setul al doilea, când germanul a făcut rapid break.
Setul al treilea a intrat în tie-break, Sinner având un avans de 5-2 și triumfând pe a doua sa minge de meci.
"A fost un meci greu, un meci foarte interesant", a declarat italianul. "Am jucat în condiții diferite: soare, ploaie și apoi noaptea.
"A existat multă tensiune pentru amândoi. Sunt foarte mulțumit de prestația mea și fericit să fiu în finală".
Jannik Sinner a devenit primul italian din Era Open care ajunge în finala probei de simplu masculin la Cincinnati Open și primul din 1973 care obține peste 5 victorii cu jucători din top 5 ATP în sezoane consecutive.
Sinner, care a câștigat ultimul său titlu pe iarbă la Halle în urmă cu două luni, va juca finala luni împotriva lui Frances Tiafoe, care l-a învins pe danezul Holger Rune, cap de serie numărul 15.
"A trebuit să joc cu instinctul meu, simt că acesta este punctul meu forte", a spus jucătorul de 23 de ani. "Am avut unele suișuri și coborâșuri pe parcursul a trei ore".
"Nu aș fi putut juca un meci mai bun decât acesta pentru a mă pregăti", a spus el, cu gândul la startul US Open peste opt zile.
Jucătorul care a suferit în ultima vreme cu o problemă la șold, o boală și amigdalita care l-a obligat să nu participe la Jocurile Olimpice, a spus că trebuie să-și mențină condiția fizică.
"Dacă vreau să câștig meciuri mai importante, trebuie să fiu mai în formă. Astăzi am rămas puternic mental; sunt mândru de asta".
Sinner va juca în a cincea sa finală Masters 1000 din carieră.
Nebunie
Tiafoe a revenit de la 5-2 în ultimul set și s-a impus în tie-break pentru a-l învinge cu 4-6, 6-1, 7-6(4) pe danezul Holger Rune, cap de serie numărul 15.
Tiafoe este primul american care joacă finala aici de la John Isner în 2013; el a salvat două mingi de meci.
Tiafoe va intra în top 20 al clasamentului, alăturându-se celor patru compatrioți în cea mai puternică demonstrație a SUA din 1997.
"A fost o nebunie, ultimul set a fost o nebunie", a declarat americanul. "A început să bată vântul la final.
Tiafoe a spus că, deși era condus cu 5-2, nu a fost prea stresat. ”Am pus doar presiune pe el”