Den amerikanska, 34, nådde sin 88: e karriär final genom att slå Polens Agnieszka Radwanska 6-4 7-6 (7-1).
Det tog 2012 mästare Azarenka drygt två timmar att se utanför Karolina Pliskova, med den 26-åriga vitryska vinna 7-6 1-6 6-2.
"Det här året har varit fantastiskt. Det känns så bra att få stöd, säger Williams, två gånger en vinnare av turneringen.
"Det har varit en bra comeback här i Indian Wells. Det är jag glad för."
Williams vann sju matcher i rad för att ta den första uppsättningen och gå 3-0 upp i den andra, innan sju på varandra följande poäng clinched seger i tie-break.
Hon har vunnit 23 av sina 24 matcher på Indian Wells, tar en självpålagd 14-årig exil från händelsen mitt i anklagelser om rasövergrepp från fans efter syster Venus drog sig tillbaka några minuter innan deras semifinal 2001.
"Jag hade mycket stöd, jag hörde en hel del "go Serenas" och det var ganska coolt," tillade Williams, som vann turneringen 1999 och 2001.
Första världen Serena Williams möter Victoria Azarenka på söndagens BNP Paribas Open-final på Indian Wells.