Il 18enne si è imposto per 6-4, 7-6 (8/6) contro la quinta testa di serie Andrey Rublev, un giorno dopo aver sconfitto il tre volte vincitore Slam Andy Murray.
"È stata una settimana incredibile. Fin dall'inizio ho giocato molto bene e sapevo di poter giocare con i grandi giocatori. È una sensazione incredibile raggiungere le semifinali dopo aver battuto questi ottimi giocatori", ha dichiarato la wildcard Mensik, che è arrivato nel Golfo con la posizione 116.
"Ma il lavoro non è ancora finito. Spero di poter giocare ancora così in semifinale e di arrivare in finale".
Con la vittoria di giovedì, un match durato un'ora e 38 minuti, Mensik è diventato il più giovane giocatore a sconfiggere un top-five da quando Carlos Alcaraz ha superato Stefanos Tsitsipas agli US Open del 2021.
Mensik affronterà Gael Monfils per un posto nella finale di sabato.
L'altra semifinale vedrà l'australiano Alexei Popyrin affrontare la seconda testa di serie russa Karen Khachanov.
Popyrin ha superato il kazako Alexander Bublik per 6-4, 6-4, mentre Khachanov ha superato il turno dopo che l'avversario finlandese Emil Ruusuvuori si è ritirato per infortunio dopo appena tre game.