Russiske Rublev har endnu ikke tabt et sæt i Shanghai, hvor han nærmer sig sin anden Masters 1000-titel i år, efter at have triumferet i Monte Carlo i april.
I den første semifinale slog den 16.-seedede Hurkacz Sebastian Korda fra USA med 6-3, 6-4.
Rublev, den højest rangerede spiller tilbage i turneringen som nummer syv i verden, var til tiden rasende i semifinalen og blev især irriteret over en drone, der fløj over ham tidligt i kampen.
Rublev var tæt på at komme bagud med et break midt i første sæt, hvor han var nede 0-40, før han fik reddet kastanjerne ud af ilden ved 3-3 i et parti, der varede 10 minutter.
Rublev slog så til ved første glimt af en mulighed og brød bulgarske Dimitrov til 6-5, men blev straks brudt tilbage af den 18. seedede, da han skulle serve sættet hjem.
Duoen udvekslede flere tordnende grundslag i tiebreaken, og begge misbrugte en sætbold, før Rublev afgjorde sættet på 76 minutter, da Dimitrov fyrede en forhånd langt ud.
Dimitrov spiller i øjeblikket noget af det bedste tennis i karrieren og brød i starten af andet sæt, hvor Rublev i frustration reagerede ved at hamre ketcheren i nettet.
Men Rublev, som har vundet 14 titler, fik brudt tilbage til 2-2 og formåede at bryde bulgarerens serv endnu en gang, da Dimitrov hurtigt løb tør for kræfter.
Tidligere havde Hurkacz sendt 14 esser afsted, da han spillede sig i finalen.
Den 26. seedede Korda, som var i sin første Masters-semifinale, formåede ikke at spille sig til en eneste breakbold og Hurkacz afgjorde kampen på sin anden matchbold efter 77 minutter.
"Seb er en virkelig hård modstander og returnerer godt, så du er nødt til at spille godt mod ham, ellers ender han med at udnytte farten i dine bolde," sagde Hurkacz, som allerede har vundet seks titler, herunder Miami Masters i 2021.
Hurkacz gik ind til semifinalen med det højeste antal esser i turneringen og sagde.
"Det er virkelig vigtigt at sætte pointet op med serven, og hvis jeg server godt, lægger det pres på modstanderen, og så ved de, at de er nødt til at serve godt," sagde han.
