该军前身是粤军第1师。1925年7月,国民政府将粤军第1师改编为国民革命军第4军,李济深任军长,陈可钰任副军长,邓演存任参谋长,麦朝枢任政治部主任。下辖4个师和1个独立团:第10师,师长陈铭枢;第11师,师长陈济棠;第12师,师长张发奎;第13师,徐景唐;另以铁甲车队改编为独立团,叶挺任团长。同年9月,参加对陈炯明的第二次东征。
1926年7月,国民革命军誓师北伐,第4军副军长陈可钰、党代表廖乾吾率第10、第12师参加北伐,此后至8月中旬,该军相继攻克醴陵、浏阳、长沙、平江等地。8月下旬,该军向湖北挺进,先后攻克鄂南门户汀泗桥和贺胜桥。10月10日,第4军、第军经40余天激战,攻克武昌。第4 军在北伐作战中夺关斩将,荣获“铁军”称号。11月,该军以第10师扩编成第11军,以第12师及叶挺独立团扩编为第4军,陈可枢任军长,张发奎任副军长。下辖第12师,黄琪翔任师长;第25师,朱晖日任师长。1927年4月,军长陈可枢因病去职,张发奎升任军长。6月,该军参加第二次北伐,此役,奉军11军副军长兼12旅旅长富双英率部投诚,被改编为第26师。
1927年8月1日,南昌起义爆发后,第4军为堵截起义军南下,奉命返回广东。11月,张发奎、黄琪翔指挥该军在广东发动驱李政变,将李济深所部收编。此时,该军由黄琪翔任军长,叶剑英任参谋长。下辖第12师,缪培南任师长;第25师,李汉魂任师长;第26师,许志锐任师长;教导2师,薛岳任师长;教导4师,黄慕松任师长。12月11日,叶剑英率第4军教导团举行了广州起义后,张发奎、黄琪翔引咎辞职。由缪培南接任军长,薛岳任副军长,谢膺白任参谋长,吴奇伟继任第12师师长。1928年1月,该军北上投靠蒋介石。8月,该军被缩编为第4师,缪培南任师长,朱晖日任副军长。原属部队统一整编库第10、第11、第12旅,分别由谢膺白、黄镇球、吴奇伟任旅长。
1929年3月,蒋桂战争爆发后,第4师先拥蒋倒桂,不料,蒋介石兔死狗烹,张发奎便联合桂系反蒋。1930年,参加了反蒋的中原大战,1931年又参加了两广的反蒋战争。
1931年“九.一八”事变后,张发奎以北上抗日为名,率该军北上,再次投靠蒋介石。1932年2月,南京政府重新任命张发奎为第4军军长,陈芝馨为副军长,并将原辖第12师改称第90师,吴奇伟任师长。8月30日,张发奎辞去军长职务,由吴奇伟任军长兼第90师师长。
1933年1月,该参加了中央根据地的第四次“围剿”。5月,重建的第59师拨归该军好建制,由韩汉英任师长。后又参加发中央根据地的第五次“围剿”。1936年“两广事变”爆发后,该军返回贵州整训。
1937年7月,抗战全面爆发后,第4军参加了淞沪会战,此役该军伤亡严重,退至皖南休整,并将第5军第92师编入该军。1938年6月,欧震任军长,同时第92师调回原建制,另将第102师调归该军建制,此时,该军下辖第59师,师长张德能;第90师,师长陈荣基;第102师,师长柏辉章。
1939年9月至1942年1月,第4军先后参加了第一、二、三次长沙会战。1944年6月,该军参加长衡会战,因放弃长沙,副军长张德能被枪毙,第59师师长林贤察、第102师师长柏辉章、第90师师长陈侃被撤职。后由沈久成任军长,谢铮任第59师师长,薛仲述任第90师师长,梁勃任第102师师长。
1945年,抗战胜利后,第4军调至江西吉安地区。1946年,国民党军整编时,该军改编库整编第4师。王作华任师长,容有略任副师长,郭照球任参谋长。下辖整编第59旅,旅长李子亮;整编第90旅,旅长薛仲述;整编第102旅,旅长梁勃。1947年8月,整编第102旅调出。
1948年10月,整编第4师恢复第4军番号。别增编第286师,唐连任师长。1949年1月,该军在江苏镇江大港一线担任长江防务。4月下旬,人民解放军发起渡江战役,该军及第45军向南撤退,26日,被包围于安徽广德岗背湖地区,战至29日,第59师、第90师被全歼。同年秋,该军残部在广州重建第4军,薛仲述任军长,下辖第286师,许国钧任师长;另重建第109师。民国39年广州解放后,该军逃至海南岛,担任林诗港至岭头湾段的守备任务。1950年5月,海南岛解放,该军撤至台湾后撤消番号.
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