Eine Delta 3920 startete am 16.07.1982 von der Vandenberg AFB mit dem Erderkundungssatelliten Landsat-​D. Nach Erreichen der Umlaufbahn erhielt der Satellit die Bezeichnung Landsat 4. Gegenüber seinen drei Vorgängern verfügte der Satellit über einige Veränderungen. Grundlegend war der Wechsel vom alten „Nimbus“ Entwurf zu einem neuen modularen Design aus Instrument Module (IM) und Multimission Modular Spacecraft (MMS). Das Instrumentenmodul wurde mit einem neuen 7-​Band Thematik Mapper, einem 4-​Band Multi-​Spectral-​Scanner, einem Breitband-​Kommunikationssystem und einer Richtantenne von 1,8 m Durchmesser ausgerüstet. Die steuerbare Solarzellenfläche lieferte anfangs 2 kW elektrischer Energie. Auch bei der Datenübertragung ging man mit Landsat 4 neue Wege. Echtzeit-​Telemetrie konnte über (die noch zu startenden) TDRS Satelliten oder nach Zwischenspeicherung an Bord mit bis zu 15 Mbps (MSS) bzw. sogar 80 Mbps ™ direkt an ein Netz von Bodenstationen übermittelt werden. Bis 1984 entstanden weltweit 14 Bodenstationen für den Empfang der Landsat Daten, weitere waren im Bau bzw. geplant. Nach dem Abschluß der Erprobung wurde die Verantwortung für den Satelliten von der NASA an die NOAA übertragen und 1985 wurde der Versuch unternommen, die Datenverwertung zu kommerzialisieren, indem die Earth Observation Satellite Company (EOSAT), die spätere Space Imaging Corporation, die Verwertungsrechte erhielt. Technische Probleme begleiteten von Beginn an die ambitionierte Mission von Landsat 4. Bereits am 22.09.1982 fiel einer der X-​Band Transponder aus. Am 29.10.1982 folgte ein Teil des Kommunikationssystems. Als im Februar 1983 der zweite X-​Band Transponder versagte, konnten keine Daten des TM Instruments mehr empfangen werden. Am 22.05. und 26.07.1983 versagte jeweils eines von vier Segmenten der Solarzellenfläche, so daß sich die verfügbare Energie halbierte. Im Januar 1986 wurde Landsat 4 daher in den stand-​by Modus versetzt, am 01.09.1987 schließlich auch der Telemetrie-​Empfang eingestellt. Offiziell außer Dienst gestellt wurde Landsat 4 aber erst am 15.06.2001.
Aufgrund der zunehmen großen Bedeutung der Daten der Landsat Satelliten (wissenschaftlich wie volkswirtschaftlich) ließ die NASA das Konzept der Bergung und Wiederaufarbeitung des Landsat-​D Satelliten untersuchen. Sein modulares Konzept ließ ihn hierfür besonders geeignet erscheinen. Wirklich überzeugende Argumente konnten für ein solches Vorgehen aber nicht gefunden werden. Und die Probleme des Shuttle Programms selbst ließen die Idee in den Hintergrund treten.