Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Specialisten för sprintfristil gjorde sin olympiska debut i Peking 2008 och missade medaljer på både London 2012 och Rio 2016.
Hon slutade bara 0,02 sekunder från podiet i 50m freestyle i Rio.
"Steg bort från poolen är ganska skrämmande beslut," sade Halsall, 26.
Halsall vann tre guld- och sju silvermedaljer vid Samväldesspelen, efter att ha gjort sin internationella debut i Melbourne 2006.
Hon var en del av den guldmedaljvinnande 4x100m medley relä laget på 2015 VM, och vann också guld i 50m backstroke på 2016 europeiska Aquatics Championships.
Halsalls pensionsutdrag i sin helhet:
Att säga upp min pension från simning är ett konstigt koncept för mig som jag aldrig har sett det som en karriär eller ett jobb. Precis som en hobby som jag har älskat att göra och råkade vara OK på.
Men jag har gjort det i över ett decennium och det finns så många människor som har ägnat tid, pengar, visdom och kunskap åt min resa som jag för evigt kommer att vara tacksam för. Att kliva bort från poolen är ett ganska skrämmande beslut för någon som hela vuxenlivet hittills har kretsat kring simning, vikter, kost, kissa i en gryta medan någon tittade, utomhus simläger (yey) och massor av tupplur.
Jag ser mycket fram emot nästa kapitel i mitt liv och det normala i att äta och dricka vad jag vill, den enda gången någon tittar på mig kissa är när jag lämnar dörren öppen av misstag och hunden kommer in, och upplever mytiska helgdagar. Jag kommer att sakna mina dagliga tupplurar och välja att göra set backstroke medan jag tränar utomhus bara för att få en jämn solbränna. Det är dags att avsluta det här kapitlet i mitt liv och gå vidare till nästa.
Simning har lärt mig så mycket och gett mig möjligheter att ingen annan karriär kunde. Så för mig är detta bara ett tackbrev till alla som har stöttat mig för att vara en del av en fantastisk uppsättning minnen.
Storbritanniens trefaldiga Olympian Fran Halsall, som vann mer än 30 medaljer på världsnivå, europeisk nivå och samväldesnivå, har meddelat att hon går i pension efter en tioårig internationell karriär.