Juryn kunde inte nå en dom efter 30 timmars överläggning om mord och frivilligt dråp mot Ray Tensing, 27.
Cincinnati officeren dödade Sam DuBose, 43, efter att ha stoppat honom den 19 juli 2015.
En åklagare kallade det "den mest asininska akten" någonsin av en polis.
Domare Leslie Ghiz förklarade rättegången ogiltig på fredag efter juryn av nio vita och tre svarta människor var oförmögna att nå en dom.
Juryn sa till domaren att de var nästan jämnt splittrade.
Det är det fjärde stora misslyckandet nyligen att döma en polis i döden av en svart man:
Mr Tensing stannade Mr DuBose nära campus för en saknad front registreringsskylt, och polisen kropp kamera visar att deras första utbytet var vänlig.
Officeren ber om DuBoses körkort, men han säger att han inte har det. Han visar också en oöppnad flaska alkohol i bilen.
Tensing ber sedan DuBose att lossa säkerhetsbältet. Nästan omedelbart efter det, ett skott avfyras och bilen verkar röra sig.
Officeren sköt en enda runda och slog Mr DuBose i huvudet.
Mr Tensing hade vittnat om att han var rädd att bli överkörd när mr DuBose försökte köra iväg.
Men en expert sa att hans bild-för-ram analys av Mr Tensings kroppskamera video visade att han inte släpades av bilen.
Donyetta Bailey, som är ordförande för Black Lawyer's Association of Cincinnati, sade Tensing-fallet och andra understryker att juryer är "implicit partiska" till förmån för poliser.
"Det visar att vårt rättssystem inte har något värde för afroamerikanska mänskliga rättigheter", säger Bailey, rapporterar Cincinnati Enquirer.
Mr Tensing avskedades förra året av universitetet i Cincinnati, som tillkännagav en översyn av sin polisavdelning.
Universitetet nådde också en överenskommelse på 5,3 miljoner kronor (ÂÂ £4.1m) med DuBoses familj, inklusive gratis undervisning på grundnivå för hans 13 barn.
Mr Tensings första rättegång förra året slutade också med att juryn låstes in.
En rättegång har förklarats för andra gången i fallet med en vit polis som sköt ihjäl en obeväpnad svart bilist i Ohio för två år sedan.