De 26-jarige versloeg Matthew Hudson-Smith uit Groot-Brittannië, die een nieuw Europees record vestigde met 43,44 seconde. Muzala Samukonga uit Zambia pakte brons in 43,74 seconden.
Hall is de eerste Amerikaan die het onderdeel over één ronde wint op de Olympische Spelen sinds LaShawn Merritt in 2008 in Peking. Hall timede zijn sprint perfect en kwam uit het niets om Hudson-Smith te verslaan, die aan de leiding ging in de bocht en klaar leek om de eerste Britse winnaar van de titel te worden sinds Eric Liddell bij de Olympische Spelen in Parijs een eeuw geleden.
Maar net als vorig jaar in Boedapest in de wereldfinale kwam Hudson-Smith in de buurt van de streep en moest hij opnieuw genoegen nemen met zilver.
Samukonga, die Hudson-Smith het goud van de Commonwealth Games in 2022 ontnam, maakte ook een stormachtige finish en werd pas Zambia's derde Olympische medaillewinnaar en eerste sinds het zilver van Samuel Matete op de 400 meter horden voor mannen in 1996.
De Olympische kampioen van 2012, Kirani James, leek in sublieme vorm in de rondes voorafgaand aan de finale, maar de benen van de 31-jarige verzwakten bij het ingaan van het rechte stuk en hij eindigde als vijfde.