Under måndagens förhör i kongressen ställdes hon inför hård kritik och mötte krav på avgång från både demokrater och republikaner.
I ett mejl till sin personal uttryckte Cheatle sin djupa sorg över att behöva lämna sin post och uppgav sig ta fullt ansvar för den säkerhetsbrist som möjliggjorde attacken.
"Det är med tungt hjärta jag har tagit det svåra beslutet att avgå", skrev hon.
Under förhöret ifrågasattes varför ingen agent placerades på taket varifrån skytten avfyrade sina skott mot Trump. Cheatle kunde inte ge konkreta svar och hänvisade till pågående utredningar. Frågor om hur många agenter som var närvarande och varför skytten inte upptäcktes när han klättrade upp på taket förblev obesvarade.
Republikanen Lisa McClain kritiserade Cheatles bristande förberedelser inför utfrågningen med en sarkastisk kommentar om hennes säkerhet på sin egen hårfärg. Både ordförande James Comer (R) och Jamie Raskin (D) uttryckte en gemensam besvikelse över Cheatles ledarskap och bristande förtroende.
Cheatle, som tillsattes av president Joe Biden efter att ha arbetat över 20 år inom Secret Service, hyllades av presidenten för sitt mod och engagemang. Biden betonade hennes osjälviska insatser för nationens säkerhet.
Trump, å sin sida, var kritisk och anklagade Biden-administrationen för bristande skydd på sociala medier. Han hävdade att han "tvingades ta en kula för demokratin".
En ny tvärpolitisk grupp har nu tillsatts för att utreda mordförsöket, ledd av representanthusets talman Mike Johnson (R) och minoritetsledare Hakeem Jeffries (D). Gruppen ska bestå av politiker från båda partier.
