iOS 4是美国苹果公司旗下移动操作系统iOS的第四个主要版本，取代前代操作系统iPhone OS 3。iOS 4于2010年6月的WWDC大会中首次公布，并于同年6月21日正式推出。iOS 4是第一个不支持所有能运行前代系统的设备的iOS主要版本，也是第一个被命名为iOS的主要版本（前代系统皆称为iPhone OS）。继任者为2011年10月12日推出的iOS 5。
iOS 4首次引入了文件夹功能，使画面能容纳的程序数量大为提升。自由更换主画面壁纸的功能也同时出现，不过基于硬件性能等因素只在部分设备上推出。本次更新还加入了多任务处理机能，使程序能于背景处理定位、网络电话及拨放音乐等功能，同时引进“快速切换”技术，能在用户切换程序时保持其他背景程序运行。其他还包括引进了拼写检查、集成邮件组群，iBooks、Game Center及FaceTime功能等。
iOS 4更新造成部分iPhone 3G性能下降及电池寿命缩减，虽然苹果在随后的更新解决了问题，但仍使部分用户不满。同时，苹果也试图透过软件更新解决iPhone 4的天线问题，但终告失败。
iOS 4于2010年6月13日的WWDC大会中首次公开。值得注意的是，iOS 4是第一个被简称为iOS的主要版本（前代系统皆称为iPhone OS）。2010年6月21日，iOS 4正式推出。
iOS 4.0.1于2010年7月15日发布。此更新以变更数据算法，企图解决iPhone 4天线收讯不良的问题。iOS 4.0.2则于2010年8月11日发布，改良系统界限检查机制，修补了因处理作业代码时的缓存溢出问题，导致查看PDF文件时，若文件含有恶意制作的内嵌字体，可能允许执行恶意代码的漏洞。此更新也修补了越狱工具JailbreakMe使用的Safari漏洞。2010年9月8日，iOS4.1发布。此更新为iPhone 4加入了HDR功能、HD视频（英语：High-definition video）上传功能及在线租借电视系列剧功能，并新增社群服务Game Center及iTunes Ping。此更新也解决了内置感应器故障、蓝牙收讯不良及iPhone 3G性能下降及电池寿命缩减的问题，并修补了FaceTime通信漏洞及WebKit漏洞。
iOS 4.2.1于2010年11月22日发布。此更新取代因为漏洞不断而取消发布的iOS 4.2，首次将所有iOS 4的功能带到iPad上，并加入繁体中文支持。此更新引入了AirPlay隔空播放技术及AirPrint复印技术，可以透过设备无线发送打印内容至打印机；原本只有MobileMe用户享有的Find My iPhone功能，也改为免费内置于设备中。由于硬件机能问题，此更新成为了iPhone 3G及iPod touch 2G的最终iOS版本。发布于2011年1月11日的iOS 4.2.5则为CDMA版本的iPhone 4新增了Wi-Fi热点功能。
iOS 4.3于2011年3月4日发布。此更新改进了AirPlay技术、Safari的JavaScript引擎，为所有版本的iPhone 4引进Wi-Fi热点功能，并新增iTunes家庭共享功能。
此后，iOS 4.3.1、iOS 4.3.2、iOS 4.3.3、iOS 4.3.4陆续发布。4.3.1更新解决了iPod touch屏幕故障及连接电视时屏幕闪烁的问题，并进一步提高了iPhone系列的收讯稳定度。4.3.2更新解决了FaceTime影像延迟问题，并修正了iPad系列的收讯问题。4.3.3修补了定位系统不准确的问题。4.3.4修补了数个安全漏洞。iOS 4的最终版本——iOS 4.3.5则于2011年7月25日发布。此更新修正了证书验证的安全性问题。
在iOS 4中，由于文件夹功能的引入，主画面能容纳的最大程序数量从180个大幅提升至2160个，不过在iOS 4中，一个资料夹最多只能放置12个应用程序。根据容纳的程序种类不同，文件夹的名称也会随之变化，当然也可以手动更改。另外，还新增了自行更换主画面壁纸的功能，不过iPhone 3G及第二代iPod touch则因为硬件性能问题而被排除在外。
在iOS 4中，可以同时运行多个应用程序并随时迅速切换，以让部分应用程序在背景中运作，同时保有性能与电池续航力。由于iOS 4的多任务处理功能尚不完善，因此只有定位、网络电话及音乐播放等类型的应用程序能支持多任务处理。同时，iOS 4引进了“快速切换”技术，能在用户切换程序时保持其他背景程序运行。
拼写检查最初于iPad版本的iPhone OS 3.2中出现，而在iOS 4中引入所有设备中。在输入文字时，若出现拼字或文法错误，错误的地方会以红下划线标记，并提示正确的拼字或文法。相机方面，在iOS 4中，可以最大五倍变焦倍率拍摄照片。此外，在iOS 4.2中，首次为iPhone 4加入了HDR拍摄功能。
此外，iOS 4还有一大亮点，就是改进了最初于iPhone OS 3中出现的Spotlight功能。在iOS 4中，Spotlight加入了Google搜索及维基百科的快捷搜索选项，点击后会直接打开Safari应用程序显示结果。
在iOS 4中，可以在集成的收件箱内查看包含Gmail、Yahoo! Mail及Hotmail等所有已登录邮件帐户中的邮件，透过搜索邮件标题及内文查找邮件，还可以使用第三方应用程序开启附件。iOS 4还加入了对MobileMe及Microsoft Exchange邮件账户的支持。
在iOS 4.1中，首次引入社群服务Game Center。在Game Center中，用户可透过在游戏中获得成就，在排行榜上竞争，并与其他来自世界各地的用户交谈。此功能与iPhone 3G不兼容。
FaceTime是苹果推出的一种视频通话应用软件，使用该公司自定义的通信协议，于iOS 4首次推出。
在iOS 4中，于“搜索引擎”选项内新增了Bing；自iOS 4.2开始，可以在网页内搜索特定单字或句子。
iBooks最初于iPad推出，并于iOS 4中加入了对iPhone及iPod touch的支持。不过iBooks不是内置软件，而是作为一款App Store应用程序推出。在iOS 4更新中，iBooks加入了书签及笔记功能，并与Apple ID同步。另外，iBooks新增了对PDF文件的支持，PDF文件将放置于第二个书架中。
iOS 4推出后，部分iPhone 3G用户回报，在升级至iOS 4后，设备性能下降、电池寿命缩减，苹果自2010年7月开始查看问题所在。2010年11月，苹果由于此问题遭到不满的用户控诉。该名用户者宣称苹果违反了《加州消费者保护方案（英语：California Consumer Privacy Act）》，进行不当商业宣传，明知软件更新会造成旧型设备性能下降，仍宣称无影响。 苹果随后在iOS 4.1更新中解决了问题。
此外，部分iPhone 4用户还回报了天线收讯不良的问题。 苹果企图透过iOS 4.0.1更新解决此问题，然而成效不彰。
由于硬件限制，第一代iPhone及第一代iPod touch无法升级至iOS 4。这是苹果第一次终止对iOS设备的官方支持。
