2015年11月，西安地铁4号线车站命名经西安市政府第125次常务会议审议通过，向社会公告。

2018年6月，西安地铁4号线李家村站、鲁家村站、雁南四路站分别更名为建筑科技大学·李家村站、西安科技大学站、曲江池西站。

2022年9月20日，经西安市政府批准同意，按照《地名管理条例》有关要求，4号线“北客站（北广场）站”更名为“西安北站”，“火车站”更名为“西安站”。

西安地铁4号线北起未央区西安北站，沿明光路、凤城八路、太华路、解放路、雁塔北路、芙蓉西路、神舟四路、航天南路，途经新城区、碑林区、雁塔区，联通了西安国家民用航天产业基地、曲江新区及西安经济技术开发区、草滩现代农业开发区、西安北站、经开区高铁新城，途经大型客流集散点有西安北站，西安火车站、五路口、大差市、大明宫国家遗址公园、大雁塔、大唐芙蓉园、曲江池遗址公园，终点止于航天基地的航天新城站。

据2022年11月1日西安地铁官网信息显示，西安地铁4号线各站点的首末班车时刻如下（最新时刻信息请以车站公示或西安地铁集团官网等官方信息发布渠道为准）：

西安地铁4号线采取大小交路列车套跑的方式组织运营，大交路运行区段为西安北站至航天新城站，小交路运行区段为西安北站至航天大道站，大小交路列车以1:1的比例开行。

截至2019年9月18日，西安地铁4号线时刻表分设工作日表、非工作日表，其中，工作日时刻表分高、平、低峰期，上线列车35列，行车间隔3分55秒；非工作日时刻表分高、低峰期，上线列车28列，行车间隔4分40秒。

2023年4月12日起，西安地铁提升4、6号线运力，调整后，4号线工作日最小发车间隔由3分34秒压缩至3分29秒；周末最小发车间隔由4分16秒压缩至3分59秒。

2019年3月8日，西安地铁4号线单日客流量达40.43万人次。

2018年12月26日至2019年12月25日，开通一年以来，西安地铁4号线总客运量达1.3588亿乘次。

2021年4月30日，西安地铁4号线单日客流量达到67.02万人次。

西安地铁4号线列车采用B2型车，四动二拖六节编组。西安地铁4号线列车每节车长19米，宽2.8米，高3.8米，整列车额定载员1468人，最大载员为1880人，座席240人；列车最高运行速度80千米/小时，平均时速大于35千米/小时，车辆使用寿命为30年，车体材料为外表免涂装的不锈钢，采用DC1500V接触网受电方式。

西安地铁4号线列车的识别色为青绿色（暂无标准潘通色值），车内地板布、车外的飘带和座椅以绿色为基调，客室照明采用LED光源，相比传统的日光灯管照明，LED照明具有照度均匀和节能的效果。西安地铁4号线列车内采用了爱心座椅突出化的设计，采用不同的颜色设置突出了爱心座椅的功能性；采用了电客车电子线路显示屏，显示地铁线路运行情况。

西安地铁4号线配车45列，由中车长春轨道客车股份有限公司生产。西安地铁首次采用LCD屏代替车门上方站点闪灯图。

西安地铁4号线设设1座车辆段（航天城车辆段）和1座停车场（草滩停车场）。

控制中心设于航天城车辆段（与5号线、6号线、9号线共用）。

首次将车门上方的LED闪灯图换为LCD屏，可以显示线路走向，换乘信息，首末班，站点小地图，预估时间等多种功能。LCD显示屏更新内容较为方便，显示内容多，在后续线路中继续沿用。

仅有重点车站拥有文化墙，但因为本线采用的是整体吊顶彩绘装修，因此部分车站缺少文化墙并未造成过多影响。

首次在气温较高的空调季实行了强/弱冷车厢制（2019年8月）。

国铁西安站自1989年扩建完成，服役年份较长，很多配套设施较为落后。2017年正式开启了西安站改工作，但站房施工时间较晚（2020年才正式开工），因此影响了地铁4号线火车站站的正常建设及开通。

2020年，随着火车站正式进入站改施工，地铁火车站站也开始进行主体施工。

2021年12月31日，国铁西安站改造完毕全部投入使用，设于站场下方的地铁站也已于当年11月封顶。

2022年9月25日，车站正式开通运营，4号线火车站站部分出入口正对国铁西安站的出站口，接驳更加方便。

2022年9月20日，北客站（北广场）更名为西安北站，火车站更名为西安站。

西安地铁4号线每个车站都拥有自己独立、独特的标识，易于辨识。

西安地铁4号线全线装修风格以“丝路长安”为主题，北段线路装修风格以现代装饰手法展现新时代城市风貌；中段重点展示悠久的盛唐历史文化，展现西安的中华文化底蕴；南段装修风格及色彩以突显新中国航天产业科技的发展为主。具体到车站中，每一个车站都根据所处位置有自己的特点，实现一站一景。

西安地铁4号线全线28座车站中，每一站都有其富有特色的装修风格和文化底蕴。

大唐芙蓉园站：结合大唐芙蓉园的特色，天花板、立柱上都是芙蓉花的图案，墙面的广告灯箱采用了古典建筑中的花窗形式进行演绎，结合文化景观墙的表现，整个车站空间，展现出大唐盛景、皇家园囿的气派。站厅文化墙《芙蓉赏灯》汲取唐仕女形象及其妆容特色，以芙蓉园游园赏灯为创作主题，描绘长安城中盛装华服的丽人结伴赏灯游园的场景。

飞天路站：车站装修以敦煌飞天壁画作为设计灵感，将天花板和墙面作为一个整体，立柱上也都是祥云的图案，展现出古代敦煌的艺术之美，使古典与现代的表现手法有机融合。

大明宫站：整体颜色为土黄色，每一根立柱上都有一个兽头门环。装修设计灵感来自大明宫建筑的整体形态，兽头门环的灵感来自于含元殿的门环。站厅文化墙《万国宾至》画面以中心对称方式展现万国朝贺的主题，各国使臣及大唐礼宾官员向画面中央汇聚，整体展现了大唐恢宏大气的外交场面，寓意在“一带一路”倡议的指导下中国增强对外合作，促进国际交流与繁荣。

2020年12月1日，西安地铁4号线获评2020~2021年度第一批国家优质工程奖。

2022年1月，西安市地铁 4 号线工程荣获“第十九届中国土木工程詹天佑奖”。

西安地铁4号线大部分地段与西安地铁2号线平行，缓解了西安地铁2号线在西安市区的客流压力，对于西安市南北向客流转换起到积极的辅助和补充作用。（西安轨道交通建设办公室 评）