Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Amerikanen, 32 år, såg ut att delta efter uppvärmningen, men sedan drog han sig tillbaka på första tee.
US Open-mästaren föll på trappan och skadade nedre delen av ryggen på onsdag.
"Jag spelar den bästa golfen i mitt liv och att ha en konstig olycka hända igår eftermiddag, det suger riktigt illa," sade Johnson.
"Jag har jobbat hela morgonen och uppenbarligen kan jag ta några gungor, men jag kan inte svinga fullt, jag kan inte göra min normala gunga och jag trodde inte att det fanns någon chans att jag kunde tävla."
Den 15-tiden PGA Tour vinnaren tillade: "Jag bar strumpor och halkade och gick ner de tre trapporna. Den vänstra sidan av min nedre rygg tog stöten av det och min vänstra armbåge är också skadad."
Johnsons caddie placerade bollen på sin tee för honom på skjutbanan, medan coach Butch Harmon sa att smärta hindrade Johnsons vila över natten.
Strax innan hans tillbakadragande, han framskred från att slå kil skott i intervallet till fylligare gungor och hans engagemang såg sannolikt som han gjorde sin väg till den första tee för en planerad 19:03 BST börja tillsammans med att spela partners Bubba Watson och Jimmy Walker.
Johnson var ett populärt val för att vinna årets första stora som ett resultat av den fina form han visade 2017. Han har vunnit de tre senaste turneringarna där han har tävlat - Februari Genesis Open, och både WGC Mexico Championship och WGC Dell Match Play i mars.
Förutom att vinna förra årets US Open med fyra skott, han slutade nionde på Open Championship och bundna fjärde på Masters.
BBC Radio 5 levande korrespondent Iain Carter
Johnson tog till sista sekunden för att göra det som måste ha varit ett plågsamt beslut att dra sig ur. Han stod på första tee innan han gjorde det tuffaste samtalet i sin karriär. Det är ett hårt slag för spelaren som har dominerat golf den här säsongen.
Han kom hit från baksidan av tre stora segrar och var en berättigad favorit. Allt som har gått förlorat genom hans missfoster faller på hans hyreshus och skadan på hans rygg.
Världens första Dustin Johnson är ute ur mästarna på Augusta National efter att ha lidit en ryggskada i ett fall på sin hyresbostad på onsdag.