Madrid waliokuwa nyuma 1-0 kwenye mchezo wa kwanza, walisawazisha kwa bao la Vinicius Jr katika dakika za majeruhi za kipindi cha kwanza.
Benzema aliongeza mabao mawili mapema katika kipindi cha pili, la pili kutoka kwa penalti, kuweka wageni katika udhibiti na kukamilisha hat trick yake kuipatia Madrid ushindi katika dakika ya 80.
Timu ya Carlo Ancelotti itakabiliana na Osasuna katika fainali tarehe 6 Mei.
Barcelona walikuwa na udhibiti bora katika kipindi cha kwanza wakiwa Nou Camp, lakini nafasi yao bora ilisababisha bao la Madrid katika dakika za majeruhi za kipindi cha kwanza.
Baada ya kipa Thibaut Courtois kuzima juhudi za Robert Lewandowski, upande wa ugenini ulivunja kwa kasi na baada ya kubadilishana pasi na Benzema, Vinicius alifunga bao safi upande wa chini wa goli.
Dakika tano baada ya mapumziko, Madrid walikuwa mbele kwa jumla baada ya Luka Modric kusonga mbele na kupeleka mpira katika njia ya Benzema, ambaye alisukuma mpira ndani ya goli kutoka pembeni ya eneo la hatari.
Upande wa Xavi ulikuwa umeshayumba wakati Franck Kessie alimwangusha Vinicius bila sababu ndani ya sanduku la penalti, Benzema alimshinda Marc-Andre ter Stegen kwa upande usio sahihi kutoka kwa penalti kuongeza uongozi.
Mshambuliaji wa Ufaransa alipata bao lake la tatu baada ya dakika 10 zilizosalia baada ya shambulizi kali la Madrid, tena likiongozwa na Vinicius, wakati Barcelona ilikuwa imekamilisha wachezaji mbele wakitafuta njia ya kurudi katika mchezo.
Ilikuwa ni hat trick ya pili ya Benzema kwa michezo miwili mfululizo baada ya kufanikiwa kufikia mafanikio hayo Jumapili iliyopita dhidi ya Real Valladolid.
Madrid walitoka vizuri baada ya mapumziko na kujiamini, wakionyesha darasa lao katika kipindi cha pili kikali ambapo Barca hawakuweza kupata jibu.
Wenyeji wanaweza kujipa faraja na ukweli kwamba wanakaribia kutwaa taji la kwanza la ligi tangu 2019, baada ya kushinda Kombe la Super Cup ya Uhispania.
Kwa timu ya Ancelotti, hata hivyo, sasa kuna kusudi mara mbili – kutafuta ushindi wa Ligi ya Mabingwa wa nyuma kwa nyuma na ushindi wa kwanza wa Copa del Rey baada ya miaka 9.