Asher-Smith skadade baksida lår under de brittiska mästerskapen i juni men bestämde sig ändå för att åka till Tokyo och ge OS-gulddrömmen en chans.
I dagens semifinal på 100 meter misslyckades hon dock och sprang in på 11,05, en tid som inte räckte till en finalplats.
– Jag var uppenbart inte mitt normala jag, men det har varit en riktig resa, så jag är väldigt nöjd. Det som är mest frustrerande är att jag var i mitt livs form – och det kan jag säga med handen på hjärtat, sade hon efter semifinalen enligt BBC.
Nu meddelar 25-åringen att hon slänger in handduken på 200 meter. Hon hade hoppats på att upprepa succén från VM i Doha, men nu skulle motståndet ha varit ännu tuffare.
Amerikanska Gabrielle Thomas slog till med tidernas näst snabbaste 200 meterslopp under de amerikanska uttagningarna och är en av favoriterna till guldet.
Dessutom står den alltid formtoppade jamaicanskan Shelly-Ann Fraser-Pryce på startlinjen med ett färskt OS-silver på 100 meter.
Asher-Smith kan dock komma att ställa upp på 4x100 meter.
MISSA INTE: Världsmästaren till final efter att ha vridit sig i smärta