Nishikori rivstartade matchen.
– Vid 0-4 i första set visste jag att det inte kunde bli värre. Det var tufft att förlora det första setet men på slutet kom belöningen, säger Federer som nu får möta tyske sensationen Mischa Zverev.
Federer har varit borta i ett halvår efter sin knäoperation och överraskat alla i återkomsten.
Nishikori hade problem med höften
– Det är en viktig vinst i min karriär. Jag vet att han har bra statistik i femsetsmatcher och att han är en tuff motståndare, säger Federer.
Vid ledning med 3-0 i skiljeset fick Nishikori behandling för en skadad höft men kunde fortsätta utan synliga problem och det var hårt ända in. Federer utnyttjade hawkeye och fick serven rätt med någon millimeter och gick fram till 40-0 vid ledning 5-3.
Sedan kunde Federer utnyttja sin första matchboill där han drev på och kunde vänta ut en lobb från Nishikori som var halvvägs upp till månen innan den tålmodige Federer kunde smasha hem matchen.