Sinner vandt sin første Grand Slam ved Australian Open tidligere i år og nåede semifinalen ved French Open.
"Jeg er ked af at måtte meddele jer, at jeg desværre ikke kan deltage i De Olympiske Lege i Paris," skrev Sinner i et indlæg på X.
"Efter en god uges træning på grus begyndte jeg at føle mig utilpas. Jeg brugte et par dage på at hvile mig, og under et lægebesøg fandt lægen halsbetændelse og frarådede mig kraftigt at spille."
"Det er en kæmpe skuffelse at gå glip af legene, da det var et af mine hovedmål for denne sæson. Jeg kunne ikke vente med at få æren af at repræsentere mit land ved denne meget vigtige begivenhed. Held og lykke til alle de italienske atleter, som jeg vil støtte hjemmefra."
Sinner skulle også have spillet i herredouble sammen med Lorenzo Musetti.
Sinner's afbud betyder, at verdens nummer to og 24-dobbelte Grand Slam-mester Novak Djokovic bliver topseedet i herresingle-lodtrækningen.
Lodtrækningen til OL foretages på torsdag.
Sinner er den seneste af en række tennisspillere, der har trukket sig fra konkurrencen, idet den olympiske sølvvinder Marketa Vondrousova og Polens Hubert Hurkacz trak sig fra turneringen i mandags.
Andre bemærkelsesværdige afbud til tennisturneringen ved legene omfatter verdens nummer tre Aryna Sabalenka, Ons Jabeur, Emma Raducanu og Ben Shelton.
Tennisturneringen ved OL finder sted fra den 27. juli til den 4. august på Roland Garros.