Bereits 1963 hatte die Universität von Tokio mit der Entwicklung einer eigenen kleinen Feststoffträgerrakete zum Start von Forschungssatelliten begonnen. Nach der Niederlage im 2. Weltkrieg war Japan zunächst u.a. der Bau von Raketen verboten gewesen. Nach der Lockerung der Bestimmungen begann Professor Hideo Itokawa mit der Erprobung von anfangs noch winzigen Forschungsraketen. Bis zum International Geophysical Year 1957/58 waren die Entwicklungen soweit fortgeschritten, daß man sich mit eigenen Höhenforschungs­raketen beteiligen konnte. Auch zum International Years of the Quiet Sun Programm der COSPAR (1964/65) trug man wesentlich bei. Die neue Lambda 3 Rakete erreichte mit 100 kg Nutzlast bereits 1.000 km Höhe. Ausgehend von diesen Erfahrungen wurde die M-​4 S als Satellitenträger entwickelt. Die damalige Nippon Oils & Fats Company entwickelte neue Festtreibstoffe, während die Nissan Motor Co. als Generalauftragnehmer fungierte. Die neuen Triebwerke bildeten die Grundlage u.a. für die M-​3D und die L-​2  Höhenforschungsraketen. Deren Kombination ergab die M-​4 S. Auf ein aufwendiges Steuerungssystem wurde verzichtet. Damit war zwar kein präziser Bahneinschuß möglich, man wollte die Rakete aber nicht unnötig verkomplizieren. Zahlreiche Teststände und Simulationskammern entstanden, in denen die Systeme der neuen Rakete erprobt wurden. Am 31.10.1966 flog erstmals die M-​1  mit aktiver Erststufe und Attrappen der Oberstufen. Doch die weitere Entwicklung zog sich hin. Schließlich wurde deutlich, daß zahlreiche Probleme noch nicht gelöst waren. Daher initiierte man ein weiteres Projekt für einen Satellitenträger. Die L-​4 S sollte die einfachstmögliche Trägerrakete werden, noch simpler als die M-​4 S. Erprobt werden sollte mit ihr vor allem die Abtrennung, Orientierung und Zündung der neuentwickelten kugelförmigen Viertstufe und die Abtrennung der Nutzlast. Obwohl man auf die bewährte Lambda L-​3 H Rakete zurückgreifen konnte, erwiesen sich die zu lösenden Probleme als durchaus komplex. Es brauchte vier Starts, bis sich am 11.02.1970 der Erfolg einstellte. Japan hatte seinen ersten Satelliten im All. Unterdessen kämpfte die ISAS mit einem stark rückläufigen Budget. Dennoch konnte am 17.08.1969 die M-​3D erfolgreich gestartet werden, bei der bis auf die Endstufe alle anderen aktiv waren. Nach dem Erfolg der L-​4 S-​5  dauerte es nur bis zum September 1970, bis die erste M-​4 S startklar war. Doch ausgerechnet die Viertstufe zündete beim Jungfernflug nicht. Drei weitere Starts waren erfolgreich, zeigten aber auch die Grenzen des Designs auf. Vorschläge für Weiterentwicklungen, wie die M-​4SC (lenkbare Zweit– und Drittstufe), M-​4SH (alle Stufen lenkbar) oder M-​4SS (zusätzlich verstärkte Erst– und Viertstufe), wurden daher auch nicht umgesetzt. Vielmehr ging man zu einem dreistufigen Entwurf über, bei dem zunächst noch die Startstufe mit den Boostern von der M-​4 S übernommen und mit stärkeren Oberstufen kombiniert wurde.