A brasileira foi derrotada com um duplo 6-3, em apenas 1h27min de duelo.
Keys encara nas oitavas de final a bielorrussa Aryna Sabalenka (2ª do mundo), que também nesta segunda-feira atropelou Ashlyn Krueger (68ª) por 6-2 e 6-2.
O esperado confronto entre Bia e Aryna seria o 1º na carreira de ambas.
Esta foi a segunda derrota da paulistana para Madison Keys em dois encontros na temporada, e a primeira de Haddad Maia no circuito após cinco vitórias consecutivas.
A canhota brasileira sai de Pequim com 55 pontos no ranking e deve manter a 12ª colocação quando chegar ao WTA 1000 de Wuhan, seu próximo evento no tour.
Siga o Aberto da China em tempo real
Problemas no saque da brasileira
Como aconteceu na suada estreia contra a chinesa Sijia Wei (140ª), Bia Haddad não foi bem no saque contra Keys.
Ela converteu apenas metade do seu primeiro serviço e 38% do segundo.
A paulistana teve de enfrentar 12 break points, salvando apenas metade deles. Bia conseguiu também cinco pontos de quebra contra a norte-americana, e converteu dois deles.
Madison Keys encaixou golpes excelentes durante praticamente todo o confronto, dificultando demais a vida de Haddad Maia. O grande momento da número 1 do Brasil foi na metade do segundo set, quando empatou a parcial após estar perdendo por 3 a 0.
No sétimo game, porém, a estadunidense quebrou Bia de zero e retomou o controle para fechar a partida.