Segern mot Brasilien innebär att den svenska beachvolleybollduon är klara för match om medaljerna.
Kvartsfinalerna i centrala Paris slutade med seger med 21–17, 21–16 mot det brasilianska paret Evandro Goncalves Oliveira och Arthur Mariano Lanci.
Åhman och Hellvig kom till Paris som världsetta, men darrade under gruppspelet.
Brasilien imponerade inte inför OS, men hade tre raka gruppvinster mot Tjeckien, Kanada och Österrike.
Svenskarna, som gick vidare till kvartsfinal genom att slå ut Kuba, fick en bra start med 4–0 och 7–4 i första set.
Den 211 centimeter långa Oliveira anses allmänt ha den bästa serven i hela den olympiska turneringen och nu gav det hans lag övertaget i flera bollar.
Vid det första sidbytet var Sverige i ledning med 12–9. De fortsatte att hålla en bekväm ledning till 17–13 och 19–15. Efter knappt 20 minuters spel hade svenskarna vunnit första set med 21–17, efter att Oliveira slagit en serve på setbollen.
Den spännande kvartsfinalen fick en mäktig inramning med fullsatta läktare och Eiffeltornet som bakgrund. Precis som de flesta andra arenor under detta OS är det fullsatt.
Den högljudda publiken fick se svenskarna ta kommandot även i andra set. Hellvig testade brassen med några lösa, korta servar, men när en av dem gick i nät var Brasilien nästan ikapp.
Sedan visade svenskarna upp sitt patenterade svenska hoppset, där Hellvig på Åhmans upplägg redan avgjorde andra bollen.
Sverige behöll initiativet och hade bättre ordning på spelet jämfört med de skakiga gruppspelsmatcherna.
När Åhman efter en mirakulös räddning även dunkade följande smash i den brasilianska sanden dånade applåderna på läktaren, framför allt från de svenska supportrarna,
Vid 20–16 fick svenskarna fyra matchpoäng. De klarade den första på bästa sätt.
Upptäck mer från idag nyheter
Prenumerera för att få de senaste inläggen skickade till din e-post.