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測試和訓練，但波蘭戰役中的部分參戰坦克受到部隊的高度讚譽。1939年10月d型投產，成為最初的生產型。1940年e型投產，1941年f型（f1）投產，4號坦克f1型之前主要武器皆為短身管的75火炮。至蘇德戰爭開始時，4號坦克裝備數量不過數百。
戰爭開始後，面對蘇聯新型的t-34和kv-1坦克，德國效能最好的3、4號坦克也大為遜色。短管坦克炮穿甲能力嚴重不足，相當部分反坦克任務只能依靠步兵火力完成。而且德國坦克的裝甲薄弱，難以抵擋蘇聯步兵反坦克武器攻擊。但德國坦克戰術運用的出色，以及良好的步坦協同，所以能夠避實擊虛，在戰爭初期取得很大戰果，此外蘇聯各級軍事指揮的無能也促成了這一結果。但4號等坦克的效能劣勢是無法迴避的，隨著蘇聯紅軍戰術指揮能力的逐步回復，結果就是德國在莫斯科戰役的慘敗。
而後，德國人除開始研製新型的&ldo;虎&rdo;式和&ldo;黑豹&rdo;式坦克外，也開始對3、4號坦克大加改進。首先4號坦克f1型改裝長身管75火炮，成為f2型，然後42年g型投產，兩種型號坦克的增強了裝甲，火力也大為加強，勉強可對抗t-34/76。此外4-f2型也運至隆美爾的非洲軍團，該坦克火力強、結構好，是當時非洲戰場德意軍隊最倚重的裝備。
1943年h型和j型投產，進一步提升了火力和防護，產量均超過3000輛，在數量上逐步取代3號坦克成為德軍裝甲部隊的主力。在史達林格勒、庫爾斯克、西西里島、諾曼第、阿登等戰役中，4號坦克一直是衝鋒陷陣的主力之一。由於德國生產能力不足，因此結構簡單、效能穩定的4號坦克一直保持了批次生產，以彌補德軍&ldo;虎&rdo;式、&ldo;黑豹&rdo;式數量的不足。整個戰爭期間，4號坦克總產量達8000輛以上。
此外，4號從戰爭初期開始就推出變形車，包括旋風式自行高炮、野蜂式150自行榴彈炮、熊式155自行榴彈炮等。最重要的當屬以4號底盤發展的驅逐戰車，安裝了75和88反坦克炮，簡稱&ldo;4驅&rdo;。這些變形車數量達2859輛，在各個戰場的德軍裝甲兵團、裝甲炮兵以及步兵部隊中都有廣泛使用。
戰後，一些4號坦克以及3突、4驅等被敘利亞等國家購買，參加了早期的中東戰爭，到1967年仍可在戈蘭高地戰場看到4號身影。
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