Juara Australia Terbuka itu butuh waktu hampir satu jam untuk bertahan pada permainan set pertama, dengan mengamankan dua "set point" ketika Madison yang merupakan peringkat ke-38 dunia itu melancarkan servis.
Keys melakukan kesalahan saat melancarkan pukulan "backhand" pada kesempatan pertamanya, serta membuat kesalahan ganda sebelum Li membuat "break" 5-4 sampai akhirnya laga harus diakhiri dengan "tiebreaker".
Li memenangi set berikutnya setelah meraih angka pertama dari empat poin berikutnya di hadapan penonton yang tidak banyak menyaksikan laga mereka itu.
Li kemudian kembali mengamankan dua "break point" pada game terakhir sedangkan Keys lagi-lagi membuat kesalahan.
Akhirnya petenis berusia 32 tahun itu memenangi laga dalam waktu satu jam 41 menit, ketika pukulan Keys keluar lapangan.
Li tampil sebagai pemenang setelah melakukan tujuh kesalahan ganda (double faults), 26 "unforced errors" serta hanya 11 "winners".
Ia mematikan lima dari 10 peluang servis lawannya, yang hingga kini sudah dikalahkannya dua kali dari tiga pertemuan mereka.
Li telah tampil di Miami sebanyak delapan kali dan empat kali maju ke perempat final. Li Na tinggal menunggu pemenang laga Carla Suarez Navarro melawan Kai Kanepi.