De Mi-4 werd ontwikkeld als antwoord op de Sikorsky S-55 en het gebruik van helikopters door de Verenigde Staten tijdens de Koreaanse Oorlog. Hij kwam voor het eerst in dienst in 1952 en verving de Mi-1. De helikopter werd voor het eerst tentoongesteld voor de buitenwereld op de Sovjet Luchtvaart Dag in 1953.
De Mi-4 ging uit dienst met de komst van de Mi-8. Vandaag de dag is hij niet meer in gebruik van de Russischeluchtmacht, maar enkele landen gebruiken hem nog voor kleine transporten.