Ihren vierten Testflug absolvierte die Saturn I (den ersten unter diesem Namen — bis zum Februar 1963 trug das Projekt noch die Bezeichnung Saturn C-​1 ) am 28.03.1963. Diesmal war (im Gegensatz zu den beiden vorangegangenen Flügen) kein Freisetzen von Wasserballast geplant. Stattdessen sollte der Ausfall eines der acht Erststufentriebwerke simuliert und das Verhalten der Rakete studiert werden. Zunächst verzögerten mehrere technische Probleme den Countdown von SA-​4, letztlich konnte der Start aber doch noch erfolgen. Nach 100 s Flug wurde Triebwerk planmäßig #5 abgeschaltet. Die verbliebenen Triebwerke glichen den verringerten und noch dazu asymmetrischen Schub problemlos aus und unterstrichen somit die Zuverlässigkeit und Flexibilität des Designs der Saturn I. Wichtig war zudem die Bestätigung, daß sich das abrupt ohne Kühlung gelassenen Triebwerk #5 nicht, wie von manchen Ingenieuren befürchtet, explosiv zerlegte. Auch der weitere ballistische Flug verlief bis zum Auftreffen der kompletten Rakete auf der Meeresoberfläche 400 km von Cape Canaveral nach Plan, womit die erste Phase der Raketenerprobung für das Apollo Programm erfolgreich abgeschlossen werden konnte. Die bis hin zu Attrappen von Kamera-​Pods und Entlüftungsstutzen aerodynamisch präzise Nachbildung der Saturn I Block II Ausbaustufe der Rakete hatte keine negativen Effekte offenbart und auch die Zündung der Retrotriebwerke (ohne Stufentrennung) war problemlos gelungen.