STS-4 var ligesom STS-1, STS-2 og STS-3 en test-mission.
Astronauterne gennemførte medicinske eksperimenter på sig selv som en del af forsøg fra de medbragte eksperimenter. Astronauterne tog også billeder af lyn i Jordens atmosfære.
Den fjernstyrede robot-arm på rumfærgen blev benyttet til at flytte overvågningssystemet IECM rundt om rumfærgen. IECM skulle måle hvilke partikler og gasser rumfærgen afgiver i rummet.
Missionen medbragte følgende materialer til forsøg (nyttelast):
Hemmelig militær last.
Nyttelasten Get Away Specials med forsøg fra studerende:
9 eksperimenter fra Utah State University.
Første kommercielle eksperiment (Continuous Flow Electrophoresis System (CFES).
Monodisperse Latex Reactor (MLR).
Induced Environment Contamination Monitor (IECM).
2 Shuttle Student Involvement Program (SSIP).
Kort efter opsendelsen bliver Løfteraketterne (SRB) smidt af, løfteraketterne der normalt bliver genbrugt, gik tabt da faldskærmene ikke foldede sig ud ved nedstigningen.
.svg){kind=small}
