Ambos os jogadores retomaram os seus jogos com uma vantagem de 12-4, defrontando os chineses Pang Junxu e Ding Junhui, respetivamente.
Brecel, o atual campeão, foi o primeiro a terminar o seu encontro, com um break de 71 para vencer o 17.º frame por 76-0 e completar uma vitória de 13-4 sobre Ding, o vice-campeão de 2016.
Luca Brecel, em declarações à BBC, disse estar ansioso pelas possíveis faíscas durante o seu próximo confronto dos quartos de final com Judd Trump:
"Poderá ser (explosivo), mas também poderá ser disputado e nunca se sabe como vão ser as bolas. Mas se ambos jogarmos bem, deverá ser um jogo de arromba", garantiu.
O'Sullivan, que procura um oitavo título sem precedentes do Crucible, seguiu-se rapidamente. Embora Pang tenha aberto o frame com uma contribuição de 17 pontos, O'Sullivan respondeu com um break clínico de 95 para igualar o 13-4 de Brecel.
"Este será o teste ácido porque ele marca pontos. Os adversários que defrontei nas duas primeiras rondas tiveram oportunidades suficientes para me derrotarem, mas não o fizeram. Acho que este tipo vai conseguir - ele venceu-me na Arábia Saudita este ano, eu estava a lutar, mas o seu poder de pontuação foi demasiado para mim. Jogo de três sessões, à melhor de 25, vou ter de ver em que ponto estou", disse O'Sullivan à BBC depois do jogo.
Nos quartos de final, o belga Brecel vai defrontar o campeão de 2019, Judd Trump, enquanto O'Sullivan vai enfrentar Si Jiahui, a jovem estrela chinesa que chegou às meias-finais há dois anos.
Com esta última vitória, O'Sullivan aumenta o seu próprio recorde ao atingir os quartos de final do Crucible pela 23.ª vez.