de Grasse såg till att Kanada vann på 37,50 och Sydafrika var tvåa på 37,57 med Akani Simbine på den sista sträckan. Storbritannien tog ett brons på 37,61 i den jämna finalen.
Övriga i det kanadensiska guldlaget som firade med damerna som blivit sexa i sin final en kvart tidigare var Aaron Brown, Jerome Blake och Brendon Rodney.
Det var i den första växlingen allt gick snett för favorittippade USA. Christian Coleman sprang in i Kenneth Bednarek som gått för tidigt och sedan fick vänta in pinnen. I kaoset lämnades pinnen över utanför växlingszonen och USA blev diskat efter att ha sprungit i mål som sjua.
– Vi kom ut hit och vi hade inställningen att utan att riskera något så skulle vi inte kunna vinna, så vi gick för något stort men det inträffade inte, säger USA:s Kyree King enligt AP.
Problemen för USA inleddes tidigare när 100 m-vinnaren Noah Lyles hoppade av spelen efter att ha sprungit 200 meters-finalen med covid under gårdagen. Förbannelsen för USA:s herrar och 4x100 meter fortsätter. Laget har inte tagit en medalj på 20 år.
USA:s damer med Sha'Carri Richardson som avslutare som hem guldet på 41,78 där Storbritannien blev tvåa på 41,85.