西安地铁4号线是西安市第4个开通的线路，也是继二号线之后又一条完全南北走向的线路，极大的去分流2号线的客流。同样也是继地铁3号线之后又一条常态化运行大小交路的线路。4号线北起西安北站(原名：北客站(北广场))同时连接了草滩停车场，南至航天新城，同步在航天东路站连接航天城车辆段。随着4号线周边逐步被开发，以及大雁塔、大唐芙蓉园、大唐不夜城旅游业的兴起，4号线在原有45部配车的基础上，转入6部5号线列车。因高峰期五路口站、大差市站、大雁塔站、大唐芙蓉园站客流较大，多次启用大差市站存车折返线以及大唐芙蓉园站存车折返线用于空车接驳。
地铁4号线共设车站29座，除连接停车场的西安北站以及车辆段的航天东路以外，行政中心站、含元殿站、东长安街站设置单渡折返线，同时凤城九路站、余家寨站、大差市站、大唐芙蓉园站、航天大道站设有存车折返线。
因航天城车辆段同样承担着4号线、5号线、6号线以及9号线的大修工作，大差市站、建筑科技大学·李家村站设置有与6号线、5号线的单向连接线，可供5号线、6号线、9号线列车到达航天城车辆段。
2020年，随着西安火车站正式进入站改施工，地铁火车站也开始进行主体施工。2021年12月31日，国铁西安站改造完毕全部投入使用，设于站场下方的地铁站也已于当年11月封顶。2022年9月25日，车站正式开通运营，4号线火车站站部分出入口正对国铁西安站的出站口，接驳更加方便。开通前五天，火车站更名为西安站，北客站(北广场)更名为西安北站。#西安地铁[超话]# (图源网络)