Nicolo Barella dan Lorenzo Insigne meletakkan Azzurri mendahului dengan dua jaringan pada minit ke-44, tetapi Belgium mengurangkan defisit jaringan menerusi penalti Romelu Lukaku.
The Azzurri bertahan hingga wisel penamat dan melebarkan rekod tanpa kalah kepada 32 perlawanan, mereka akan bertemu Sepanyol di Stadium Wembley Selasa ini selepas skuad kendalian Luis Enrique mengatasi Switzerland menerusi penentuan penalti.
Itali kini telah mara ke separuh akhir buat kali ke-12 dalam kejohanan utama, negara yang melakukan lebih adalah Jerman (20).
Keputusan itu menyaksikan Mancini menjadi jurulatih kedua dalam sejarah Kejuaraan Eropah melakar lima kemenangan daripada lima perlawanan selepas Michel Hidalgo, yang memimpin Perancis bagi edisi 1984.
"Kami berhak menang," kata Mancini kepada RAI Sport. "Pemain-pemain beraksi sungguh luar biasa. Kami bergelut 10 minit terakhir dan kepenatan, tetapi kami tidak dapat menjaringkan lebih banyak gol dalam perlawanan ini.
"Terdapat peluang buat kedua-dua pasukan, ia adalah perlawanan yang terbuka. Kami hanya bergelut 10 minit terakhir apabila Belgium mula bermain dengan hantaran jauh.
"Kami hanya mahu melakukan yang terbaik. Masih berbaki dua perlawanan."