Mötet skulle bli det första mellan ländernas ledare på fem år, men på onsdagsmorgonen, svensk tid, meddelar Downing Street med hänvisning till "schemaproblem" att träffen ställts in.
Inför mötet uppgav Downing Street att Sunak skulle uppmana till en "uppriktig och konstruktiv" relation mellan London och Peking.
Xi Jinping har träffat flera tongivande länders ledare, blanda andra USA:s president Joe Biden, för samtal under G20-mötet i Indonesien.