Trước đó, mở màn cho đêm bán kết là tiết mục của "Diva" nhí Như Ngọc đến từ đội HLV Hương Tràm và Tiên Cookie. Cô bé đã mang đến một tiết mục kết hợp với chính HLV của mình là ca sĩ Hương Tràm trong liên khúc "Fighter" và "Uptown Funk". HLV Vũ Cát Tường đã nhận xét rằng đây chính là đêm diễn mà Như Ngọc tỏa sáng nhất từ đầu chương trình đến giờ. Cô bé đã thể hiện rằng bản thân tự tin nhất và thoải mái nhất khi được hát tiếng Anh.

Cậu bé Đình Tâm đến từ đội HLV Vũ Cát Tường mang đến liên khúc "Bèo dạt mây trôi" và "Tát nước đầu đình" được phối lại theo một phong cách rất mới. Sau nhiều tuần hết mặc áo bà ba lại đến áo dài, cuối cùng Đình Tâm cũng được cô Vũ Cát Tường dắt đi mua cho một bộ quần tây với áo sơ mi trông rất lịch lãm và điển trai. Vẫn là giọng hát cao, sáng với cách xử lý điêu luyện đầy phá cách, Đình Tâm lần nữa khiến các HLV bất ngờ trước khả năng biến hóa của mình.

Tiếp tục chương trình là màn trình diễn đến từ cậu bé Hữu Lâm của đội HLV Soobin Hoàng Sơn. Lựa chọn ca khúc dân ca đương đại có giai điệu lạ và khó hát "Giăng tơ" của nam ca sĩ Tùng Dương, Hữu Lâm lần nữa khẳng định được giọng hát vượt trội và điêu luyện của mình. Vũ Cát Tường cho rằng Hữu Lâm đã trưởng thành cả ở giọng hát lẫn phong cách biểu diễn.

Cô bé khủng long nhí Thanh Ngân của đội Tràm - Tiên đã mang đến một thế giới mộng mơ với những nhân vật hoạt hình đáng yêu với ca khúc "Chúc bé ngủ ngon". Không chỉ phô diễn giọng hát ngọt ngào, trong trẻo như thường của mình, Thanh Ngân còn gằn giọng để làm giọng ồm ồm nghe rất đáng yêu. Hương Tràm đã vô cùng bất ngờ khi Thanh Ngân mang đến một tiết mục dự thi xuất sắc đến thế. Cả HLV Tiên Cookie cũng thừa nhận rằng cô học trò nhỏ mũm mĩm đã trưởng thành và có cá tính âm nhạc riêng của mình.

Sân khấu "Giọng hát Việt nhí" đã được bao phủ bởi tình yêu cha dạt dào của 2 thí sinh nhí đến từ đội HLV Vũ Cát Tường là Đình Tâm và Ngọc Ánh. Cùng xuất hiện trong tiết mục này với 2 thí sinh là Quán quân "Giọng hát Việt 2015" Đức Phúc. Màn trình diễn đầy cảm xúc với ca khúc "Tình cha" của bộ 3 này hẳn là một trong những tiết mục ca ngợi tình cha đẫm nước mắt nhất trong lịch sử "Giọng hát Việt nhí".

Thí sinh còn lại của đội HLV Soobin Hoàng Sơn là cô công chúa nhỏ Hoài Ngọc. Luôn được khen ngợi là có nhiều tiềm năng và khả năng biến hóa khôn lương, Hoài Ngọc thường xuyên khiến khán giả và các vị HLV kinh ngạc với những điều mà em thể hiện qua các tiết mục hàng tuần. Và lần này cũng không ngoại lệ, cô bé đáng yêu với giọng hát cao vút và trong veo này đã đốn tim khán giả hàng loạt với ca khúc "...". Vũ Cát Tường nhận xét rằng không có gì lay chuyển được giọng hát của cô bé. Và Hoài Ngọc cũng chính là viên ngọc quý mà Soobin đã mài giũa rất kỳ công trong suốt thời gian qua.

Gây bất ngờ với ca khúc opera tiếng Ý được viết lời Việt "O sole mio" (Mặt trời của tôi), cô bé nghịch ngợm Ngọc Ánh khiến cho Vũ Cát Tường phải thốt lên rằng cô rất tự hào khi có Ngọc Ánh trong đội của mình. Khán giả đã hoàn toàn choáng ngợp trước tiết mục đầy màu sắc của cô bé. Phần đầu ca khúc nhẹ nhàng là thế, nhưng khi chuyển sang phần sôi động ở cuối ca khúc thì Ngọc Ánh không chỉ hát mà còn nhảy nhót, tung tẩy khắp sân khấu trông rất nhí nhảnh và đáng yêu. Luôn được HLV của mình trao cho những bài toán khó thế nhưng Ngọc Ánh lại dùng chính khả năng của mình để chứng minh rằng cô bé hoàn toàn xứng đáng có mặt trong bán kết.