L’autoroute dessert la banlieue Est de Paris. Elle traverse, selon une orientation est-ouest, la ville nouvelle de Marne-la-Vallée, comme le fait la Modèle:Lnobr, et permet d'atteindre le complexe de loisirs de Disneyland Paris. Elle dessert ensuite Reims puis Metz pour se terminer à Strasbourg. Par ses extensions, elle se connecte à l’Allemagne et, en particulier, à l’Allemagne du Sud.
Sa construction a commencé au tout début des années 1970 aux abords de Paris. Une première section à chaussée unique par sens a été mise en service entre la porte de Bercy et Joinville-le-Pont en 1974. Celle-ci a été doublée l’année suivante. Progressivement les autres sections, de Joinville à l’est de Metz sont entrées en service en 1975 et 1976.
Les anciennes autoroutes A32 et A34 (Metz-Merlebach et Merlebach-Strasbourg) ont ensuite été intégrées en 1982 à l’autoroute A4.
Section Porte de Bercy - Saint-Maurice : première chaussée 1974, deuxième 1975.
Section Saint-Maurice - Joinville-le-Pont : première chaussée 1974, deuxième 1975.
Section Joinville - Coutevroult : Modèle:Date-, après une lutte locale pour que la section à péage ne soit pas implantée en proche banlieue<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Suppression du dispositif d'exploitation dynamique <ref>Modèle:Lien web.</ref>: 2018.
Suppression des croisements de flux principaux : A86 intérieure nord vers A4 province avec tous les trafics de surface y compris l'entrée vers A4 Paris et Créteil : 2019.
Déclassement en route métropolitaine M35 de la portion Reichstett / Strasbourg - Place de Haguenau : 2021.
L’A4, longue de Modèle:Unité, est la troisième autoroute la plus longue de France, derrière l'A10 et ses Modèle:Unité, et l'A89 et ses Modèle:Unité. Sur l'intégralité du parcours (Strasbourg-Paris), on comptait huit péages avant la mise en service du contournement sud de Reims supprimant du tracé principal les barrières de Dormans (à l'ouest de Reims) et Taissy (à l'est de Reims). Sur le trajet entre Paris et Metz, il n'y a plus de barrières intermédiaires entre Montreuil-aux-Lions et Beaumont.
Cette portion commune à l'A4 et à l'A86 est l'une des sections autoroutières les plus chargées d'Europe avec Modèle:Unité par jour en 2008<ref>Modèle:PdfModèle:Lien web.</ref>, loin devant le fameux M25 de Londres ou l'A4 italienne à Milan. Cette portion demeure souvent saturée aux heures de pointes. L'A4 se déleste ensuite du flux de véhicules se dirigeant vers le nord de la région parisienne, vers l'aéroport de Roissy-Charles-de-Gaulle, le Nord de la France et la Belgique puis l'A86 est de nouveau distincte de l'A4. Malgré un habitat urbain dense, le tracé de la chaussée est rectiligne, permettant une hausse régulière de la vitesse maximale autorisée. L'autoroute croise ensuite la Francilienne, avec laquelle, et comme pour l'A86, elle partage une courte section commune. Venant de l'Est, la bifurcation dite de Collégien marque la sortie de la banlieue parisienne. La première aire de service se situe au niveau de Ferrières-en-Brie. À hauteur de celle-ci, la vitesse limite est fixée à Modèle:Unité. Le trafic devient moins dense, l'habitat est plus épars, sans pour autant devenir champêtre et les sorties sont plus espacées. L'A4 croise ensuite la LGV de contournement Est de l'Île-de-France, non loin de la gare de Marne-la-Vallée - Chessy.
La première barrière de péage de pleine voie se situe à Coutevroult. Pour autant, l'autoroute redevient gratuite sur une très courte portion entre la sortie 15 et l'embranchement avec l'A140. Dans les faits, la plupart des automobilistes en transit ne remarquent pas cette courte section gratuite<ref>Le cahier des charges imposait de réaliser un tronc commun avec la déviation locale de l'ex RN36 entre Melun et Meaux et donc en toute gratuité</ref>. L'A4 perd le flux se dirigeant sur l'A140, desservant Meaux. Elle est maintenant configurée comme une autoroute de liaison standard, à 2×2 voies. En effet c'est ici qu'elle perd sa vocation intra-urbaine. Le trafic chute donc brutalement.
Le tracé est exclusivement à dominante champêtre. La Ferté-sous-Jouarre est contournée au nord, de même que Château-Thierry. Après la deuxième barrière de péage, à Montreuil-aux-Lions, le tracé pénètre en Picardie. Le tracé de la LGV Est européenne est jumelé avec l'A4 entre Château-Thierry et l'aire de repos de Reims-Champagne, Modèle:Unité à l'est de Reims. Au niveau de la sortie 21, desservant Épernay, on peut encore apercevoir les traces de l'ancien péage pleine voie de Dormans, détruit à la suite de l'ouverture du contournement sud de Reims.
L'A4 entre maintenant dans la Marne. Elle se dirige ensuite vers Reims. Depuis 2010, la ville est contournée par le sud. À l'ouest de la ville, l'autoroute collecte le trafic provenant du nord de la France, de la Grande-Bretagne et de la partie occidentale de la Belgique, par l'A26. Les deux autoroutes partagent une section commune sur une trentaine de kilomètres. L'A4 demeure ici sous une configuration 2×2 voies, malgré l'importance du trafic. Sur cette portion, on peut apercevoir au sud la montagne de Reims et ses prestigieux vignobles. L'A4 se déleste ensuite du flux continuant sur l'A26, à destination du sud de la France. C'est à ce niveau que le tracé devient particulièrement rectiligne et monotone. Sur près de Modèle:Unité, l'autoroute traverse la plaine de Champagne, terre agricole aujourd'hui réputée pour sa fertilité (parfois encore nommée Champagne crayeuse). Châlons-en-Champagne est laissée Modèle:Unité au sud.
La sortie 29 desservant Sainte-Menehould marque la fin de la plaine de Champagne et le seuil de l'Argonne. L'autoroute pénètre alors au cœur du massif forestier d'Argonne. Le tracé devient légèrement plus complexe, sans présenter de difficultés majeures, hormis des gelées fréquentes l'hiver, cédant tard dans la journée. La Biesme est franchie ensuite, marquant la frontière entre la Marne et la Meuse. La sortie 29.1 signe la sortie de l'Argonne. Cette sortie est d'ouverture récente (fin des années 2000). Elle n'avait pas été jugée utile lors de l'ouverture de l'A4 au milieu des années 1970. Deux arguments majeurs ont permis cette ouverture : le désenclavement de l'Argonne et du Nord-Ouest Meusien ont été mis en avant. À cela s'est ajouté le développent du tourisme vert porté par le massif forestier, potentialisé par la proximité relative de la région parisienne située à deux heures de trajet.
L'A4 croise la Voie sacrée, qui relie Bar-le-Duc à Verdun, au niveau de la sortie 30, puis franchit la Meuse à la sortie 31 (demi-échangeur). L'autoroute gravit ensuite les côtes de Meuse, au cours d'une ascension à forte pente (6 %). Après l'aire de service de Verdun-Saint-Nicolas, et la descente des côtes de Meuse, l'A4 coupe quasiment en son centre la plaine de la Woëvre. Elle croise successivement trois voies ferrées toujours en service : la ligne non électrifiée de Châlons-en-Champagne à Metz via Verdun, la ligne reliant Longwy à Pagny-sur-Moselle et la ligne de Jarny à Hagondange. Après l'aire de Metz-Saint-Privat, l'A4 entame une longue descente vers la vallée de la Moselle. Le tracé se fait plus complexe et le tissu urbain plus dense. À partir de la sortie 36, l'A4 devient également un axe de liaison interurbain (contournement est de Metz). Conséquemment, elle devient gratuite jusqu'à l'A314 desservant Metz-Est. Elle croise l'A31 au droit d'Hauconcourt et perd le trafic à destination de Luxembourg et de Metz-Centre, pour collecter celui à destination de Metz-Est. La Moselle est traversée à Argancy. Metz est contournée à une dizaine de kilomètres au nord et à l'est. L'A4 redevient payante lors qu'elle collecte le trafic venant de Metz vers Strasbourg.
L'autoroute passe largement au nord de l'axe historique Paris-Strasbourg. Elle a longtemps été déficitaire<ref>Modèle:Ref-Reitel 1982, p. 86</ref>. Pour certains usagers qui empruntent l’A4 comme pour de nombreux élus du sud lorrain, le choix du tracé nord Reims-Metz au lieu d’un tracé sud Reims-Nancy a été une erreur. Ils pouvaient escompter d'un tracé sud qu'il désengorgeât la RN 4 et offrît une liaison autoroutière pour Nancy vers et depuis la capitale, dont le manque se ressent en Champagne-Ardenne. Dans cette optique, l’A4 aurait desservi l’agglomération nancéienne pour rejoindre l'itinéraire actuel au droit de Sarrebourg, et ainsi se prolonger jusqu’à Strasbourg — l'accès à l’Allemagne via Metz était déjà aisément réalisé par une autoroute.
Dans un contexte de querelle de rivalité à laquelle sont coutumières les deux villes lorraines, malgré un surcoût de 25 % par rapport au tracé retenu, la décision de faire passer l’A4 à Metz a notamment été défendue par des considérations démographiques et économiques telles que le soutien à la reconversion du bassin sidérurgique et du bassin houillier<ref>La délimitation des aires métropolitaines. Représentations et enjeu politique, Bruno Moriset Annales de Géographie année 1997, n° 595, pp. 243-262.</ref>, les partisans du tracé par Nancy ayant argué d'un développement plus global de la région. La détermination du tracé résulte de l'influence essentielle de Raymond Mondon, maire de Metz de 1947 à 1970, ministre des Transports en 1969-1970, qui voulait désenclaver la ville.
Pierre Weber, alors maire de Nancy, avait démissionné une fois le tracé nord annoncé. En Modèle:Date-, Roger Souchal, député (UDR) de Meurthe-et-Moselle (circonscription de Nancy-Nord), démissionne en raison du tracé d'une autoroute, jugé trop favorable à Metz.
La construction de l’A4 n’a pas permis de désenclaver la Meuse de sa ruralité comme attendu ; rares sont les entreprises à s'être installées en bord d’autoroute sur la traversée meusienne. Une A4 sud aurait profité de l’actuelle A33, tronçon reliant Nancy à Lunéville.
Dans une optique européenne, le tracé Nord a permis une forte amélioration de la communication avec la capitale européenne Luxembourg, ainsi qu'avec la région allemande de la Sarre, favorisant ainsi le développement de la structure politico-économique Saar-Lor-Lux qui est apparue dans la foulée de la mise en service de l'A4.
En compensation pour Nancy, la liaison Paris – Strasbourg par Nancy (route nationale 4) a bénéficié par la suite d'importants crédits. Cette RN4 est efficace, plus courte en km, gratuite (l'A4 est payante), mais sous-dimensionnée, en particulier entre Jouy-le-Châtel et Vitry-le-François.
Déclassement en avenue de la section entre la porte de Bercy et le péage de Coutevroult
Entre la porte de Bercy, à Paris, et le péage de Coutevroult, l'autoroute pourrait, dans les années à venir, être déclassée pour devenir une avenue avec feux rouges, des passerelles, des voies réservés pour le bus... et une limitation de vitesse à Modèle:Unité. Le projet est en cours d'étude (Modèle:Date-)<ref>L'autoroute A 4 transformée en avenue ?, sur leparisien.fr, article du 28 septembre 2011, consulté le 22 juillet 2020.</ref>.
Déclassement en boulevard urbain de la section entre Reichstett et Strasbourg
Entre Joinville-le-Pont et le tunnel de Nogent-sur-Marne, l'A4 et l'A86 partagent une même chaussée sur plusieurs kilomètres. L'addition des flux cause très fréquemment des ralentissements importants, notamment dans le sens Paris-Province (pour l'A4) et Créteil-Nogent (pour l'A86). À l'intersection A4-BP, il y a souvent des embouteillages en direction du Périphérique Nord et du Périphérique Sud, la situation étant devenue plus difficile en raison de la mise « hors service » de la voie auxiliaire à la suite d'un incident.
Des embouteillages ont également quotidiennement lieu sur les sorties de la traversée de Reims aux heures de pointe. Mais avec l'ouverture du contournement sud de Reims le Modèle:Date-, le trafic se fluidifie.
Des embouteillages ont également lieu à proximité de Strasbourg et de sa banlieue, presque en permanence.
Traversée urbaine rémoise
Avant 2010, l'autoroute A4 coupait en deux la cité des Sacres. La limitation de vitesse sur ce tronçon de onze kilomètres était de Modèle:Unité par heure, comme pour toute autre section urbaine. Depuis l'ouverture du contournement sud de Reims, inauguré le Modèle:Date-, l'autoroute A4 ne passe plus dans le centre de Reims. Cet ancien tracé, désormais dénommé A344<ref>Décision du 16 juillet 2013 portant dénomination de l'autoroute A344 et de l'autoroute A34, consulté le 25 août 2013.</ref> depuis l'échangeur avec l'A4-A26 jusqu'à l'échangeur de Cormontreuil, et intégré à l'A34 entre l'échangeur de Cormontreuil et l'A4 vers Metz, est maintenant limité à Modèle:Unité.
Péages
Péage de Coutevroult
Péage de Reims-Sud
Péage de Montreuil-aux-Lions
Péage de Beaumont
Péage de Saint-Avold
Péage de Loupershouse
Péage de Schwindratzheim
Œuvres d'art
De nombreuses sculptures en forme géométrique de Guy de Rougemont (Environnement pour une autoroute), installées en 1977, pour rompre la monotonie et éviter l’assoupissement des automobilistes, sont visibles sur une trentaine de kilomètres entre Saint-Étienne-au-Temple et Dommartin-Dampierre<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
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