Alcaraz, gran favorito de este torneo Masters 1000 ante la ausencia de Novak Djokovic, estuvo muy por debajo de su nivel hasta sucumbir ante un rocoso Dimitrov por 6-2 y 6-4 en una hora y 32 minutos.
El búlgaro, número 12 de la ATP, pugnará por un puesto en la final del domingo ante el alemán Alexander Zverev, que se deshizo previamente del húngaro Fábián Marozsán.
El otro boleto se lo disputarán Daniil Medvedev y Jannik Sinner, en una reedición de la final de 2023 en la que se impuso el tenista ruso.
La inesperada despedida de Alcaraz, que apenas hizo un conato de remontada en el segundo set, evitó que Miami viviera por primera vez unas semifinales integradas por los cuatro cabezas de serie.
"Tengo muchas frustraciones ahora mismo, porque (Dimitrov) me hizo sentir como si tuviera 13 años", admitió Alcaraz esbozando una sonrisa.
"Jugó un tenis increíble, casi perfecto (...) No pude encontrar soluciones. No pude encontrar la manera de hacerle sentir incómodo en la pista", lamentó el español, ganador de cinco trofeos Masters 1000 a sus 20 años.
Campeón este mes en Indian Wells (California), Alcaraz vio rota su racha de nueve victorias seguidas y su objetivo de ser el primer español en conquistar el doblete de Masters 1000 conocido como 'Sunshine Double'.
"Fui capaz de dictar y leer el juego mejor que la última vez. En general, un gran partido por mi parte" dijo Dimitrov, que había perdido tres de sus cuatro duelos anteriores ante Alcaraz.
En la mañana Alexander Zverev, quinto del ránking ATP, abrió la sesión derrotando a Marozsán (57º) por 6-3 y 7-5 y sigue sin ceder un set en Miami.
El alemán, de 26 años, avanzó a su segunda semifinal en Miami seis años después de caer en la final frente al estadounidense John Isner.
Para lograrlo tuvo que frenar el inesperado recorrido de Marozsán, que dejó en el camino a dos integrantes del top-10 de la ATP: el danés Holger Rune (7º) y el australiano Alex de Minaur (10º).
Rybakina repite final
La primera semifinal del WTA 1000 femenina deparó una intensa batalla entre la kazaja Elena Rybakina y la bielorrusa Victoria Azarenka, que peleó hasta el final por convertirse en la finalista más veterana del torneo a sus 34 años.
Rybakina prevaleció por marcador de 6-4, 0-6 y 7-6 (7/2) y se metió en su segunda final seguida en Miami, donde el año pasado cayó ante la checa Petra Kvitova.
Número cuatro mundial, Rybakina es la mejor posicionada del ránking que permanece en pie tras las eliminaciones de Iga Swiatek, Aryna Sabalenka y Coco Gauff.
La kazaja, de 24 años, aterrizó en Florida después de perderse por una dolencia intestinal el WTA 1000 de Indian Wells, donde debía defender título, y en Miami ha salido airosa de cuatro cruces decididos en el tercer set.
"No vine con muchas expectativas a este torneo, no recuerdo un torneo tan duro para mí. La verdad, no sé cómo estoy sobreviviendo", declaró Rybakina, mencionando el fuerte calor y humedad en el que se compite en Miami.
Este jueves necesitó de su temible servicio y de toda su sangre fría para frenar una vibrante remontada de Azarenka, que peleaba por su cuarta corona de Miami tras las de 2009, 2011 y 2016.
En la otra semifinal, la estadounidense Danielle Collins, numero 53 de la WTA, arrolló a la rusa Ekaterina Alexandrova (16º) por 6-3 y 6-2 en apenas 75 minutos.
Collins, de 30 años, es la primera finalista estadounidense en Miami desde el triunfo de Sloane Stephens en 2018.
Compitiendo ante el público de su natal Florida, Collins ofreció un recital de tenis para alcanzar por primera vez una final de WTA 1000, en el inicio de una temporada que anunció que será su última en el circuito.