Tredje frö Halep vann 6-4 3-6 6-3 för att sätta upp en final mot oseed Jelena Ostapenko av Lettland.
Tjeckiska andra fröet Pliskova skulle ha blivit världs nummer ett nästa vecka om hon hade vunnit den andra semifinalen.
Ostapenko firade sin 20-årsdag med en 7-6 (7-4) 3-6 6-3 seger över Schweiz Timea Bacsinszky.
Mimi Jausovec var den sista ofröade spelaren att nå den franska Open finalen 1983, förlora till Chris Evert.
Lördagens final kommer att se en ny Grand Slam mästare krönt, och ett nytt namn på toppen av rankingen bör Halep vinna och köra Angelique Kerber.
"Det är trevligt att vara med i finalen igen", sa Halep, som förlorade till Maria Sharapova i 2014 French Open final.
"Jag hoppas att jag kan spela bättre och vinna det. Jag spelar en ung spelare - det är en stor utmaning."
Efter att ha återhämtat sig från en uppsättning och 5-1 ner mot Elina Svitolina i kvartsfinalen ledde Halep från fronten mot Pliskova.
Med den främsta rankingen och utsikten till en första Grand Slam titel på linjen, var det Halep som tog tillfället i akt.
Den 25-årige pank tjänar i spel tre som hennes hastighet och noggrannhet visade sig för mycket för den egensinniga Pliskova.
Den tjeckiska gjorde 24 fel i att förlora den första uppsättningen, men slutligen kantade framåt på 4-2 i den andra.
Pliskova, 25, hade sagt under hela turneringen att hon var förvånad över hennes framsteg på leran, men i en halvtimme hennes kraftfulla slå höll gunga och det var lite Halep kunde göra.
Rumänen var under tryck tidigt i beslutsherren men slutligen jagade ner en förhand och avfyrade en lysande kors-court vinnare för att ta en 3-1 ledning.
Pliskova skulle minska underskottet till 4-3 bara för att blåsa en förhand lång, lämnar Halep att tjäna ut matchen efter två timmar.
Ostapenko var väl in i outforskat territorium, rankad 47th och har aldrig varit förbi den tredje omgången på en Grand Slam innan, men hon njöt av den stora scenen.
Den tidigare Wimbledon junior mästare höll modet att bli Lettlands första stora finalist, och den yngsta kvinnan i en Slam final sedan 19-åriga Caroline Wozniacki på 2009 US Open.
Ostapenko kantade en first-set slips-break men såg ut att ha förlorat sin väg i den andra när hon tappade fyra matcher i rad.
Bacsinszky slogs ut ur turneringen i semi-finalen på Roland Garros 2015 och verkade fast besluten att undvika samma öde som hon bekvämt planade på en uppsättning alla.
Men Ostapenko slog på stilen i beslutaren, kantning framåt vid 4-3 med den 15: e pausen av matchen innan du håller för 5-3.
Ostapenko slog sedan en vinnande förhand för att säkra sin plats i finalen, vilket fick publiken att sjunga "lycklig födelsedag" som hon firade den största vinsten av sin karriär hittills.
"Jag kände mig lite trång eftersom det var en semifinal", sade hon.
"Men då försökte jag bara vara lugn och bara försöka spela mitt spel och bara njuta av varje ögonblick."
Rumäniens Simona Halep flyttade inom en seger av en första Grand Slam-titel och den första rankningen med seger över Karolina Pliskova på Franska Öppna.