Zhao precisa de ganhar mais um quadro na sessão noturna para conquistar o seu título histórico na melhor de 35 partidas no Crucible Theatre de Sheffield.
O jogador de 28 anos tinha construído uma vantagem de 11-6 no domingo e, com o título à vista, virou o parafuso sobre Williams na sessão da tarde desta segunda-feira.
Zhao venceu quatro dos primeiros cinco quadros e passou a ter uma vantagem de 15-7, aumentando a perspetiva de chegar à final com uma sessão de sobra.
A sensação chinesa, que teve uma sessão não utilizada na sua derrota por 17-7 nas meias-finais contra o sete vezes campeão do mundo, Ronnie O'Sullivan, não conseguiu alcançar esse feito desta vez, uma vez que Williams parou brevemente a podridão.
Mas a tentativa de Williams de se tornar o campeão mundial mais velho do snooker, levantando o troféu pela quarta vez, parece destinada a terminar em fracasso.
O galês de 50 anos não esteve à altura da dinâmica tacada de Zhao e para a implacável construção de pausas, enquanto a estrela chinesa se aproximava da imortalidade do snooker.
Zhao é apenas o segundo finalista do Campeonato do Mundo da China, emulando a corrida de Ding Junhui para o espetáculo de 2016.
Mas enquanto Ding foi derrotado por Mark Selby na final há nove anos, Zhao produziu uma exibição sem nervos para ficar a uma curta distância de se tornar o primeiro campeão mundial de snooker da Ásia.
Zhao seria um dos vencedores mais inesperados do torneio.
Zhao está a jogar como amador, enquanto continua o seu regresso após uma proibição de 20 meses, por envolvimento num escândalo de apostas em 2023.
Zhao, que venceu o Campeonato do Reino Unido de 2021, aceitou a acusação de ter participado na organização de dois jogos por parte de outro jogador e de ter ele próprio apostado em jogos.
A polémica levou a que 10 jogadores chineses fossem punidos, com proibições perpétuas para Liang Wenbo e Li Hang.
O estatuto de amador imposto a Zhao obrigou-o a passar por quatro rondas de qualificação para chegar ao sorteio principal do Campeonato do Mundo no Crucible, que fica a uma curta distância da sua casa em Sheffield.