Sáng 7/12 (giờ Việt Nam), 90 thí sinh thi bán kết tại thành phố Atlanta với phần giới thiệu bản thân, trình diễn trang phục áo tắm và dạ hội. Chuyên trang sắc đẹp Missosology đánh giá cao sự thể hiện của Hoàng Thùy, dự đoán cô vào top 10. "Trong các bức ảnh trên mạng xã hội, người đẹp Việt Nam có phần nhạt nhẽo, thiếu cá tính. Điều đó trái ngược hoàn toàn khi cô lên sân khấu. Hoàng Thùy thu hút và có thần thái của một hoa hậu. Cô cùng đại diện Venezuela kết thúc đêm bán kết ấn tượng", chuyên gia nhận xét.
Người đẹp mở màn bán kết với phần catwalk và giới thiệu bản thân. Cô dang rộng hai tay và hô to: "Hoàng Thùy Việt Nam". Ở phần thi áo tắm, nhiều thí sinh gặp sự cố trượt ngã vì sàn diễn trơn. Ban tổ chức phải liên tục cho người lên lau sàn. Hoàng Thùy chọn giải pháp an toàn khi catwalk chậm. Nhiều khán giả bình luận trên các diễn đàn, người đẹp Việt chưa thể hiện hết mình ở màn này.
Đến phần thi trang phục dạ hội, Hoàng Thùy ghi điểm. Cuối màn catwalk, cô nắm vạt váy, hất khẽ khi xoay người để lộ đôi chân dài và đường cong. Cô diện đầm Công Trí thiết kế, chất liệu xuyên thấu, đính pha lê hình hoa giọt tuyết. Ban giám khảo dựa trên kết quả thi bán kết và vòng phỏng vấn kín trước đó để chọn top 20, công bố trong chung kết (sáng 9/12, giờ Việt Nam).
Theo Missosology, phần phỏng vấn kín có vai trò quan trọng nhất quyết định thứ hạng các thí sinh. Ban tổ chức nhiều khả năng sẽ quyết định luôn top 6 sau bán kết và chọn ba thí sinh xuất sắc sau các màn trình diễn trong chung kết. Các thí sinh hứa hẹn nhất cho vương miện theo đánh giá của các chuyên gia là Philippines, Colombia và Brazil.
Các thí sinh trình diễn trang phục dân tộc ngay sau bán kết. Đây là phần thi phụ, không tính điểm vào top 20. Hoàng Thùy mang thiết kế váy "Cà phê phin sữa đá" của Trần Nguyễn Minh Đức. Thiết kế thực tế được tác giả chỉnh sửa nhiều chi tiết so với bản vẽ. Jumpsuit được làm bó sát để tôn đường cong Hoàng Thùy. Những sợi dây gắn kết hạt thủy tinh tượng trưng cho dòng chảy của cà phê trong chiếc phin. Điểm nhấn cho tổng thể trang phục là mô hình phin và muỗng cà phê. Ban đầu, váy có phần cốc cà phê đè nặng lên phần eo, khiến Hoàng Thùy khó di chuyển. Chi tiết này đã bị loại bỏ.
Hoàng Thùy sinh năm 1992 ở Thanh Hóa. Cô là quán quân cuộc thi Vietnam’s Next Top Model 2011. Năm 2018, cô tham gia Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam và giành vị trí Á hậu 1. Người đẹp cao 1,77 mét, số đo ba vòng là 82-60-94 cm.