北京地铁4号线途经站点共35个，分别为安河桥北、北宫门、西苑、圆明园、北京大学东门、中关村、海淀黄庄、人民大学、魏公村、国家图书馆、动物园、西直门、新街口、平安里、西四、灵境胡同、西单、宣武门、菜市口、陶然亭、北京南站、马家堡、角门西、公益西桥、新宫、西红门、高米店北、高米店南、枣园、清源路、黄村西大街、黄村火车站、义和庄、生物医药基地、天宫院。
如下所示：
北京地铁4号线呈南北方向，穿越了人口密集的丰台、西城、海淀三个行政区，沿途经过大型居民生活区、学术文化浓厚的科教区(清华、北大、人大等)、有“中国硅谷”之称的高科技园区(学院南路-中关村)、繁华的商业区(新街口-西单-菜市口)、旅游名胜区或风景点(颐和园、圆明园、动物园、陶然亭公园等)及居民区。