Jurister kunde inte komma fram till en dom efter fyra dagars överläggningar i målet mot före detta North Charleston-patrullen Michael Slager, 35.
En åskådare filmade officeren som öppnade eld på 50-årige Walter Scott efter att han flytt från ett trafikstopp i april 2015.
Juryn med 11 vita och en svart man hörde fyra veckors vittnesmål.
Charlestons åklagare Scarlett A Wilson sa att hennes kontor skulle förhöra mr Slager, som också ska ställas inför rätta i federal domstol nästa år.
"Vi hoppas att de federala och statliga domstolarna kommer att samordna insatser om eventuella framtida rättegångsdatum men vi står redo när domstolen ringer," sade hon i ett uttalande, hänvisar till hans federala rättegång.
Fallet fick nationell uppmärksamhet efter video dök upp för att visa när officeren öppnade eld på en flyende Mr Scott.
Mr Scott blev ihjälskjuten fem gånger i ryggen när han försökte fly efter att ha blivit stoppad för ett trasigt bakljus.
Mr Slager avfyrades från polisen efter skottlossningen.
Han erkände sig inte skyldig till mord, men jurymedlemmar tilläts också att överväga en frivillig dråpsanklagelse mot honom när rättegången avslutades förra veckan.
Juryn meddelade i fredags att de inte kunde nå en enhällig dom, men domaren skickade tillbaka dem för att fortsätta överläggningarna.
En av jurymedlemmarna skrev ett brev till domare Clifton Newman där han sade att han inte kunde "med gott samvete godkänna en fällande dom" och inte skulle ändra sig.
I måndags sa juryn att "majoriteten" av jurymedlemmar fortfarande var obeslutsam.
Panelen lämnade också in ett antal frågor, bland annat varför frivilligt dråp lades till som en möjlig dom och om definitionen av självförsvar är annorlunda för polisen än för civila.
Sager hade vittnat om att han fruktade för sitt liv under mötet.
"Som så många andra i vårt samhälle är jag djupt besviken över juryns oförmåga att nå en enhällig dom", sade Charleston borgmästare John Tecklenburg i ett uttalande.
"Men trots den besvikelsen förstår jag också att rättvisa inte alltid skipas av en enda jury, i en enda rättssal, en enda dag. Rättvisa är ofta en resa. Och resan till rättvisan i Michal Slager fallet är långt ifrån över."
Den före detta polismannen skulle ha stått inför 30 år till livstid i fängelse för ett mordåtal medan en dråpsdom skulle ha inneburit en dom på två till 30 år bakom galler.
Norra Charlestons kommunfullmäktige nådde i oktober 2015 en överenskommelse på 6,5 miljoner kronor (€5.1m) med Scotts familj om händelsen.
Fallet med en polis i South Carolina som anklagats för att ha mördat en flyende svart bilist genom att skjuta honom död har lett till en felaktig rättegång.