Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Den schweiziska, 35, vann 7-6 (7-4) 7-6 (7-4) 6-4 för att nå sin 11: e Wimbledon final, efter att senast ha vunnit titeln 2012.
Han kommer att möta Kroatiens Marin Cilic efter den sjunde frö slå amerikanska 24: e frö Sam Querrey 6-7 (6-8) 6-4 7-6 (7-3) 7-5 på Centre Court på söndag.
Cilic, 28, är i sin andra stora final efter att ha vunnit 2014 US Open.
"Det är otroligt", sade Cilic, den andra kroaten att nå herrarnas final efter Goran Ivanisevic vann 2001.
"Jag har spelat riktigt bra tennis."
Federer har redan lagt till sin långa lista över prestationer genom att nå en rekord 29: e Grand Slam final, bli den näst äldsta mannen att göra det efter den 39-åriga Ken Rosewall nådde 1974 Wimbledon finalen.
Efter att ha väntat fem år för att vinna sin 18: e stora titel på årets Australian Open, Federer kunde göra det 19 bara sex månader senare.
"Jag känner mig mycket privilegierad att vara i en annan final", sade han.
"Jag har nöjet att spela på Centre Court en annan gång. Jag fattar inte att det nästan är sant igen. Jag är glad att ha en ledig dag för att reflektera över vad jag har gjort på turneringen."
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Federer hade vunnit sina senaste sju matcher mot Berdych, och 18 av 24 totalt, men tjeckerna fick honom att arbeta för nummer 19.
Det var bara tre pauser av tjäna över två timmar och 18 minuter, två för Federer, som slog 53 vinnare till Berdych 31 i en högkvalitativ tävling.
Efter att ha släppt bara en punkt på sin tjänst som han lättat 4-1 tydlig, Federer erbjöd upp två dubbla fel som gjorde att Berdych att fästa honom tillbaka och tjäna en slips-break.
Återigen Berdych kom tillbaka från ett tidigt underskott till spår 4-3 men ett förhandsfel återgäldade fördelen och Federer kapitaliserade för att klinka uppsättningen.
Det var ett slag för tjeckerna, men han slapp brytpunkter tidigt i den andra och höll jämna steg med sju-tidens mästare.
Federer behövde för att producera en magnifik förhandsvinnare att hålla tjäna på 3-3, och det var samma skott som skulle dominera den andra slip-break.
Fyra lysande förhänder i rad gav schweizarna ett 5-1 bly som visade sig tillräckligt för en två-uppsättning bly, och det var mer magi från den vingen i den tredje.
Berdych såg en chans att förlänga tävlingen försvinner när Federer sparade två brytpunkter med på varandra följande ess innan bryta i nästa spel.
Vid 5-3 producerade schweizarna en fantastisk förhand flimrade pass som hade de 15.000 åskådare på Centre Court gasping, och några ögonblick senare tjänade han ut seger i sin 42: a Grand Slam semifinal.
Federer sparade en matchpunkt på sin väg till att slå Cilic i förra årets kvartsfinaler, och sade: "Sist vi hade en brutal match - jag var två uppsättningar ner. Jag var tvungen att ha tur att vinna.
"Marin är en bra kille. Han är en trevlig kille i sin första Wimbledon-final.
"Han krossade mig på US Open för några år sedan. Jag hoppas att han inte spelar så bra."
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Boris Becker, trefaldig Wimbledon-mästare
Vanligtvis har bilar fem, max sex växlar - Roger Federer verkar ha 10 växlar. När han är i trubbel kommer han ut med ett ännu bättre skott.
Berdych fick all ära - han tog det verkligen till sig och spelade bra under press - men varje gång vi trodde att han hade lite av en chans Roger bara kom på en annan magisk skott.
Det är det som gör honom till den störste av alla genom tiderna - att göra det under en så lång tid. Vid 35, kanske spela din bästa tennis, vem skulle ha trott det?
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Querrey, 29, hade spelat tre på varandra följande fem-set matcher för att nå sin första Grand Slam semi-final, och nästan tvingade en fjärde innan Cilic äntligen såg av amerikanens utmaning.
Båda männen hade mer än 100 ess till sitt namn på väg in i semifinalen, och det var kroaten som hade större framgång med att bryta ner den stora serven.
Cilic vann mer än dubbelt så många poäng på avkastning och tjänade 14 break poäng till Querreys tre, men amerikanen sparade 10 och var två service innehar från att ta det till en femte uppsättning.
Han kantade den första uppsättningen från 4-1 ner i slipsbrytningen innan Cilic tjänade den första pausen av matchen på 3-3 på sin väg till nivåering på en uppsättning alla.
Matchen var över två timmar gammal innan två lösa skott från Querrey - en backhand fel följt av en förhand in i nätet - separerade paret i den tredje uppsättningen slips-break.
Parets tidigare möte på Wimbledon 2012 varade över fem timmar och slutade 17-15 till Cilic i den femte uppsättningen, och när en egensinnig Cilic smash hjälpte Querrey gå vidare i den fjärde, en annan sista uppsättning verkade oundviklig.
Cilic spelade dock ett bra spel till nivå 4-4 med en droppe volley och en angripande återkomst av serve, och undvek behovet av en tredje tie-break när han tjänade två matchpoäng på 6-5 och hittade en förhand vinnare på den andra.
"Sam spelade hög nivå tennis, särskilt i den första uppsättningen", sade Cilic.
"Jag var 4-1 uppe i slipsen och konverterade inte. Efter det var jag bättre i returspelen. Nivån var verkligen hög."
Roger Federer är en seger från en historisk åttonde Wimbledon titel efter att ha slagit tjeckiska 11: e frö Tomas Berdych i raka uppsättningar i semifinalen.