Paolini, la esperanza local y sexta cabeza de serie, se convirtió en la tercera italiana en alcanzar la final del Foro Itálico, y la primera desde que su compañera de dobles Sara Errani fuera derrotada por Serena Williams en 2014.
La jugadora de 29 años se enfrentará a Coco Gauff y a la china Zheng Qinwen, que venció a la número uno del mundo Aryna Sabalenka el miércoles por la noche.
Paolini era la favorita para superar a Stearns, que no era cabeza de serie, pero su rival estadounidense demostró desde el principio por qué había llegado a su primera semifinal de la serie 1000 al eliminar a una sucesión de grandes nombres, entre ellos Naomi Osaka y la quinta cabeza de serie Madison Keys.
Paolini parecía fuera de ritmo cuando perdió los tres primeros juegos del partido de forma sorprendentemente tímida, sirviendo débilmente y fallando una serie de golpes sencillos.
Pero poco a poco fue metiéndose de nuevo en el partido, presionando a Stearns con su saque y encontrando más potencia y precisión en su derecha.
La frustración de Stearns quedó patente tras la rotura de su saque, que permitió a Paolini hacerse con el set, y golpeó su raqueta contra la bolsa antes de reprenderse a sí misma en su asiento.
Y una rotura de saque en el tercer juego del segundo set desanimó a Stearns, cuyo destino quedó sellado dos juegos más tarde, cuando Paolini aprovechó el tercero de los tres puntos de rotura, gritando de alegría a sus seguidores en las gradas de la pista central antes de terminar el partido cómodamente.
Paolini podría ganar tanto el torneo individual como el de dobles femenino, ya que ella y Errani se enfrentarán a Mirra Andreeva y Diana Shnaider en semifinales el viernes.