Raonic, que ya había ganado al escocés en tres de los cinco enfrentamientos previos que habían disputado, aprovechó el decaimiento físico de su rival para hacerse con el partido en tres sets (4-6, 7-5 y 6-3) después de dos horas y ocho minutos.
Murray, aún lejos de su mejor nivel tras su retorno después de la operación en la espalda, acusó la pérdida del segundo set, que llevó el encuentro al tercero.
Raonic, que firmó quince saques directos, rentabilizó la rotura en el quinto juego del parcial definitivo para sellar el triunfo.
El tenista canadiense, undécimo del mundo, se enfrentará en cuartos al ucraniano Dolgopolov, que ganó sin contratiempos al italiano Fognini (6-2 y 6-4), después de 76 minutos de partido.
El verdugo del español Rafael Nadal impuso su autoridad ante un rival incapaz de hacerle frente y resignado a su adiós.