建設歷史
2003年7月1日凌晨，4號線董家渡至浦東南路附近建設中，越江隧道區間用於連線上、下行線的安全聯絡通道——旁通道工程施工作業面內，因大量的水和流沙湧入，引起隧道部分結構損壞及周邊地區地面沉降，造成三棟建築物嚴重傾斜，黃浦江防汛牆局部塌陷並引發管涌。事故發生後，經過全力搶險，險情得以控制。該事故直接造成至少三幢6層以上的大樓在48小時內緊急拆除，造成了超過1.5億元的重大經濟損失。
2005年10月22日，尚未啟用的4號線原東方路站進行施工改造，與6號線和9號線共同建設。2006年10月28日，原東方路站改造完工，更名為世紀大道站重新開放。
2005年12月31日，C字型線路（大木橋路站—藍村路站）形成“C”字路段通車，車站總數22座，線路總長達到27公里。虹橋路站至寶山路站的9座車站，與已運營的3號線“共線運營”。截至2014年8月，4號線26座車站中的這9座車站仍與3號線29座車站中的這9座車站“共線運營”。
2007年9月21日，董家渡站修復工程完成施工，4號線全線貫通，形成O字形，全長33.6公里。
2007年12月22日，開始環通調試。
2007年12月29日，修復段投入營業，4號線成環運行。
2008年6月1日，宜山路站、上海火車站站啟用公交卡出站換乘。
2009年2月，借調給2號線的421-428號列車歸還4號線，4號線運能增加。
2009年9月28日，調整首末班車時間及間隔，同時內圈首班車由大木橋路站始發改為宜山路站始發。
2009年10月11日，4號線成為國內首條全國“工人先鋒號”捷運線路。全線車輛車頭處張貼“工人先鋒號”標誌。
2010年12月28日，宜山路站實現與3號線、9號線的站內換乘。
2012年1月23日至28日，海倫路站因出現不均衡沉降現象封站大修。
2012年6月4日起，2/4/6/9四線換乘樞紐站世紀大道站實施新的換乘方案，部分時段內部分線路間的換乘需繞行以應對大客流。
2013年4月，國家發改委公布上海城市軌道交通建設規劃調整方案，3、4號線確定將耗資28億進行分線改造，將在2015年前後完成。
2014年1月30日起，車廂廣播增加禁食語音：“請自覺遵守乘客守則，不得在車廂內飲食。”
運營信息
首末班車時刻表
| 站名 | 首班車發車時刻 | 末班車發車時刻 | 換乘路線 | 所在地 | 車站形式 | 開門方向（注） | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 內圈首班車 | 外圈首班車 | 內圈（至宜山路）末班車 | 外圈（環線運行）末班車 | 外圈（環線運行）末班車 | ||||||
| 宜山路 | 05:30 | 05:30 | 22:30發 | 22:30發 | 22:30到 | 22:30到 | 3號線,9號線 | 徐匯區 | 地下島式站台 | 左側 |
| 虹橋路 | 05:32 | 06:26 | 22:32 | 23:26 | 21:32 | 22:26 | 3號線,10號線 | 長寧區 | 高架側式站台 | 右側 |
| 延安西路 | 05:35 | 06:24 | 22:35 | 23:24 | 21:35 | 22:24 | 3號線 | 高架側式站台 | 右側 | |
| 中山公園 | 05:37 | 06:22 | 22:37 | 23:22 | 21:37 | 22:22 | 2號線,3號線 | 高架島式站台 | 左側 | |
| 金沙江路 | 05:39 | 06:19 | 22:39 | 23:19 | 21:39 | 22:19 | 3號線 | 普陀區 | 高架側式站台 | 右側 |
| 曹楊 ,路 | 05:41 | 06:18 | 22:41 | 23:18 | 21:41 | 22:18 | 3號線,11號線 | 高架側式站台 | 右側 | |
| 鎮坪路 | 05:44 | 06:15 | 22:44 | 23:15 | 21:44 | 22:15 | 3號線,7號線 | 高架側式站台 | 右側 | |
| 中潭路 | 05:46 | 06:13 | 22:46 | 23:13 | 21:46 | 22:13 | 3號線 | 高架側式站台 | 右側 | |
| 上海火車站 ,（注） | 05:49 | 06:10 | 22:49 | 23:10 | 21:49 | 22:10 | 1號線（注）,3號線 | 閘北區 | 地面島式站台 | 左側 |
| 寶山路 | 05:52 | 06:07 | 22:52 | 23:07 | 21:52 | 22:07 | 3號線 | 高架側式站台 | 右側 | |
| 海倫路 | 05:55 | 06:04 | 22:55 | 23:04 | 21:55 | 22:04 | 10號線 | 虹口區 | 地下島式站台 | 左側 |
| 臨平 ,路 | 05:57 | 06:02 | 22:57 | 23:02 | 21:57 | 22:02 | — | 地下一島一側式站台 | 左側（內圈）右側（外圈） | |
| 大連路 | 05:59 | 06:00 | 22:59 | 23:00 | 21:59 | 22:00 | — | 虹口區楊浦區 | 地下島式站台 | 左側 |
| 楊樹浦路 | 06:01 | 05:58 | 23:01 | 22:58 | 22:01 | 21:58 | — | 楊浦區 | 地下島式站台 | 左側 |
| 浦東大道 | 06:03 | 05:56 | 23:03 | 22:56 | 22:03 | 21:56 | — | 浦東新區 | 地下島式站台 | 左側 |
| 世紀大道 | 06:05 | 05:53 | 23:05 | 22:53 | 22:05 | 21:53 | 2號線, 6號線 ,9號線 | 地下島式站台 | 左側 | |
| 浦電路 | 06:07 | 05:51 | 23:07 | 22:51 | 22:07 | 21:51 | — | 地下島式站台 | 左側 | |
| 藍村路 | 06:10 | 05:49 | 23:10 | 22:49 | 22:10 | 21:49 | 6號線 | 地下島式站台 | 左側 | |
| 塘橋 | 06:12 | 05:47 | 23:12 | 22:47 | 22:12 | 21:47 | — | 地下島式站台 | 左側 | |
| 南浦大橋 | 06:15 | 05:44 | 23:15 | 22:44 | 22:15 | 21:44 | — | 黃浦區 | 地下側式疊式站台 | 外圈左側,內圈右側 |
| 西藏南路 | 06:17 | 05:42 | 23:17 | 22:42 | 22:17 | 21:42 | 8號線 | 地下島式站台 | 左側 | |
| 魯班路 | 06:19 | 05:39 | 23:19 | 22:39 | 22:19 | 21:39 | — | 地下島式站台 | 左側 | |
| 大木橋路 | 06:21 | 05:37 | 23:21 | 22:37 | 22:21 | 21:37 | — | 徐匯區 | 地下島式站台 | 左側 |
| 東安路 | 06:23 | 05:36 | 23:23 | 22:36 | 22:23 | 21:36 | 7號線 | 地下島式站台 | 左側 | |
| 上海體育場 | 06:25 | 05:34 | 23:25 | 22:34 | 22:25 | 21:34 | — | 地下島式站台 | 左側 | |
| 上海體育館 | 06:27 | 05:32 | 23:27 | 22:32 | 22:27 | 21:32 | 1號線 | 地下島式站台 | 左側 | |
| 宜山路 | 05:30 | 05:30 | 22:30發 | 22:30發 | 22:30到 | 22:30到 | 3號線,9號線 | 地下島式站台 | 左側 |
註：相對列車運行方向而言。
註：本站在3號線開通初期名稱為“上海站站”，隨著與1號線實現出站換乘，在運行圖上本站名稱與1號線站點名稱相統一，改為“上海火車站站”，但該站的廣播喇叭中依然稱其為“上海站站”。
註：僅公交卡用戶可以在本站進行1、4號線的出站換乘，乘坐里程連續計算，單程票用戶如需在此站換乘1號線，需出站另行購票，乘坐里程不連續計算。
運行間隔時刻表
| 周一～周五 | |||
| 名稱 | 時段 | 列車間隔 | |
| 內圈（宜山路－上海火車站－世紀大道－宜山路） | 外圈（宜山路－世紀大道－上海火車站－宜山路） | ||
| 早高峰 | 7:30～9:00 | 約5分 | |
| 晚高峰 | 17:00～19:40 | 約5分 | |
| 其他時段 | 約7分30秒～12分 | ||
| 周六, 周日 | |||
| 名稱 | 時段 | 列車間隔 | |
| 內圈（宜山路－上海火車站－世紀大道－宜山路） | 外圈（宜山路－世紀大道－上海火車站－宜山路） | ||
| 尖峰時段 | 8:30～21:00 | 約6分30秒 | 約6分30秒 |
| 其他時段 | 約7分～14分 | 約7分～14分 |
硬體設施
列車
上海軌道交通4號線軌距1435mm，採用1500V直流（架空電線方式）動力電源，最高時速可達80公里/小時，運營時速為75公里/小時。該線僅有1種引車組構造：
| AC05型列車 | |
  | 製造商：西門子公司與株洲電力機車 設計時速：80km/h 車輛編成：6節編組（Tc+Mp+M+M+Mp+Tc） 電機傳動方式：VVV交流傳動 車廂：鋁合金車體 長寬：總長140米，寬3米 定員：340人 車輛總數：28列（編號401-428） |
| 備註：421～428曾借調給2號線運營，編號為225～232。 | |
站台
上海軌道交通4號線部分站台為和3號線共線的共線站台，且共線站台均為高架站台。在3/4號線共線的站台候車時，如需乘坐4號線，需乘坐紫色帶"4”字樣列車。
該線大部分非共線站台已安裝禁止門，大部分共線站台未安裝禁止門。
停車場
上海軌道交通4號線擁有1個停車場，即蒲匯塘停車場。蒲匯塘停車場位於上海吳中路桂林路東側，宜山路站西南，附近有夢公園，用於4號線列車的停放和養護。
註：江楊北路車輛段位於上海江楊北路富錦路東側，江楊北路站以東，承擔4號線列車的高級養護工作。該車輛段不屬於4號線，屬於3號線。
分線規劃
3/4號線最終確定的分線方案
3/4號線提出而被否決的可能分線方案根據國家發改委
2013年4月公布的上海城市軌道交通建設規劃調整方案，由於共線段嚴重牽制兩線的運能提升，上海軌道交通3、4號線各自共線的區段確定將耗資28億進行分線改造，將在2015年前後完成。
分線後，3/4號線共線段將給4號線使用，寶山路至上海火車站區間將新建複線，供3號線在南北兩端運行使用。4號線將獨立成環，不再有部分區段和3號線共線；3號線將分為南北兩段，共線的高架路段不再使用，單獨留給4號線使用。
另外，2012年申通集團向中國北車集團新訂購35列列車將為分線後的3/4號線增加運能，屆時列車間隔將有望縮短一半以上。
線路標識
上海軌道交通4號線列車上海軌道交通4號線的線路標識色為紫色。該線為環線，需注意內外圈方向。共線的站台乘車，需注意識別紫色帶"4”字樣。
該線同時採用由字母S和字母M變形組合成的上海捷運標誌圓形的標徽，也採用了上海捷運吉祥物來自未來的小機器人暢暢。
管理機構
上海軌道交通4號線由上海捷運第三運營有限公司負責運營管理。上海捷運運營有限公司隸屬申通捷運集團公司，是上海城市軌道交通運營管理的骨幹企業。
上海軌道交通4號線遵照上海捷運實行的管理條例，共有四款，為《上海市軌道交通管理條例》《上海市公共運輸車輛、車站廣告設定暫行規定》《上海市人民政府關於嚴禁攜帶易燃易爆危險品乘坐公共運輸工具的通告》《上海市軌道交通運營安全管理辦法》。
票價規定
上海軌道交通4號線按照市物價主管部門批覆的軌道交通網路票價體系，即：軌道交通實行按里程計價的多級票價，0~6公里3元，6公里之後每10公里增加1元；票價計算採用最短路徑法，即：當兩個站點之間有超過1條換乘路徑時，選取里程最短的一條路徑作為兩站間票價計算依據。
上海軌道交通4號線參與上海軌道交通的各種優惠票價措施，包括公交軌道聯乘優惠、公共運輸卡捷運乘坐滿70元累積優惠、出站換乘票價連續計算。
除了單程票和上海公共運輸卡以外，上海軌道交通4號線亦接收各類特殊票卡，包括一日票、三日票、紀念票、手機卡、磁浮捷運一票通。敬老服務卡持卡人在工作日的非尖峰時段和法定節假日全天，可免費乘坐上海市軌道交通；免費乘車憑證持有者可以免費乘坐捷運。
建設意義
上海軌道交通4號線是中國首條全國“工人先鋒號”捷運線路。該線車輛車頭處張貼“工人先鋒號”標誌，開始時為黃底紅字，後改為紅底黃字。
4號線於2014年1月31日起在車廂廣播中增加了其它線路中均未出現的禁食語音，起到了很好的示範作用，保障了車廂內的文明乘車環境。
該線為環線，沒有起訖站，站內廣播也不播報終點站，僅播報前方站點，進場（回庫）列車在宜山路站退出運營。其環線結構與上海軌道交通1號線、上海軌道交通2號線組成“申”字，構築起上海軌道交通的基本框架，並使得在上海市中心平行通過而不交匯的多條平行線路能通過4號線進行過渡換乘，加強了各條線路的連結及換乘的便利性。
此外，該線在虹橋路站和寶山路站之間共9個站點與上海軌道交通3號線採取城市軌道交通系統不常見的的“共線營運”方式，有利有弊。雖然節約了不少投資，但同時犧牲了相互之間的運輸能力，也提升了自動控制的複雜程度。共線段計畫在2015年完成拆解，提升3、4號線的運營能力。
須知注釋
換乘其他線路列車請注意首末班時間
請在安全線或禁止門內候車，不要奔跑，照看好孩童以及隨身物品
嚴禁跳下站台
不帶易燃易爆或危險物品進入捷運
門燈閃爍、蜂鳴器響時禁止上下車
請為需要幫助的乘客讓個座
遵守“七不規範”
上下電梯“左行右立”
排隊進閘機驗票進出站，不逃票。
小交路通俗意思就是小終點站
編組方式意思是列車有幾節車廂構成
最低票價適用於同站進出
持交通卡出站換乘軌道交通可連續計費
捷運和輕軌區別在於軌道重量以及列車載客量
