Start von Cape Canaveral (KSC); Landung auf der Edwards AFB.

STS-4 war der vierte und letzte Testflug des Space Shuttle. Zugleich war es der erste Shuttle-Flug mit einer militärischen Nutzlast.

Die Mannschaft unterzog den Manipulator-Arms einem erneuten Test. Dabei wurde ein Gerät ergriffen und aus dem Frachtraum des Shuttles gehoben. Es handelte sich um das kistenförmige IECM-Experiment (Induced Environment Contamination Monitor). Ein erstes kommerzielles Experiment (Elektrophorese-Vorrichtung) wurde an Bord des Shuttle mitgeführt. Ebenfalls war es der erste Einsatz der "Get Away Special"-Kanister mit neun privaten Experimenten der Utah State University. Die Astronauten nahmen aber auch an sich selbst zwei medizinische Experimente vor. Dazu kamen umfangreiche Thermaluntersuchungen des Shuttles.

Einen Großteil der Nutzlastbucht nahm, neben der DFI-Palette (Development Flight Instrumentation) zur Messung des Orbiterzustands, die erste militärische Versuchsanordnung ein, die eine US-Raumfähre ins All beförderte. Die als geheim eingestufte Apparatur mit der Bezeichnung "DOD 82-1" befand sich im Auftrag des US-Verteidigungsministeriums an Bord. Die Nutzlast des Pentagons, die während des Fluges im Frachtraum der Columbia verankert blieb, bestand aus einem Infrarotteleskop, einem UV-Sensor und einem Sextanten.