Bei drei vorangegangenen Tests hatte China die Systeme des für den bemannten Raumflug vorgesehenen Raumschiffs Shenzhou seit 1999 schrittweise vervollkommnet. Mit Shenzhou 4 war 2002 der abschließende Test vor Aufnahme der bemannten Flüge vorgesehen. Erstmals war das Raumschiff mit allen Untersystemen ausgerüstet, die tatsächlich für einen bemannten Flug benötigt wurden. Auch die Startvorbereitungen simulierten eine bemannte Mission. So trainierten mehrere der Anwärter auf den ersten Flug eines Chinesen ins All in Jiuquan und nahmen dabei auch im Raumschiff Platz. Die Bodenmannschaften des Raumfahrtzentrums konnten sich derart auch mit diesen Aspekten der Startvorbereitung vertraut machen. Am 29.12.2002 um 16:40 UTC hob die CZ-​2 F Rakete mit Shenzhou 4 schließlich von Jiuquan ab. Zahlreiche Funktionäre der chinesischen Kommunistischen Partei waren angereist, um das Spektakel mitzuerleben. Sie wurden bei extrem tiefen Temperaturen (-18,5° C) Zeugen eines perfekten Starts, der das Raumschiff auf eine Bahn in rund 330 km Höhe beförderte. Laut chinesischen Angaben waren Experimente und wissenschaftliche Nutzlasten an Bord, insbesondere aus den Bereichen Erdbeobachtung, Mikrogravitations­forschung, Astrophysik und Biotechnologie. Im inneren der Kapsel arbeitete ein serienmäßiges Lebenserhaltungssystem, an das u.a. auch ein Raumanzug angeschlossen war. Knapp sieben Tage umkreiste Shenzhou 4 die Erde und unternahm dabei zwei größere Bahnmanöver. Die Landung fand dann am 05.01.2003 um 11:16 UTC in der Inneren Mongolei statt. Die Bilder der Bergungsmannschaften, die rasch zur Stelle waren, wurden von chinesischen Nachrichtenagenturen in alle Welt verbreitet. Offenbar wollte man Spekulationen wie nach der Landung von Shenzhou 2 vorbeugen. Diese war offenbar nicht nach Plan verlaufen, woraufhin die Zensur die Veröffentlichung von Bildern nicht zuließ. Das verstärkte natürlich nur das Mißtrauen ausländischer Beobachter. Der Flug von Shenzhou 4 verlief dagegen wohl mustergültig. Unmittelbar nach der Landung verlautete bereits, daß es nun bis zum bemannten Flug von Shenzhou 5 weniger als ein Jahr dauern würde.