2022年4月29日，《长沙市轨道交通4号线北延工程土建设计项目招标公告》发布。同年，长沙轨道交通4号地铁线路规划拟调整，自罐子岭站(原普瑞大道站)至白马巷站，主要沿金星北路和雷锋大道敷设，线路长约15.26千米，设站9座，采用地下敷设方式，设望城停车场一座。9月6日至9日，长沙轨道交通4号线通过正式运营前安全评估。

2023年5月，长沙轨道交通4号线北延工程获得国家发改委批复，纳入长沙市轨道集团2023年重点项目建设清单，预计2023年9月启动建设。

2023年，4号线北延工程可行性研究报告专家评估会、初步设计审查会顺利召开，于12月22日获省发改委工可批复。

长沙轨道交通4号线一期工程北起望城区普瑞大道，沿银杉路南行，过北二环后下穿北津城遗址进入潇湘路向南，之后线路接入银杉路南行，穿过岳麓大道立交，进入银盆南路南行，下穿营盘路隧道、龙王港后，沿麓山路向南敷设，穿过岳麓山大学城，至阜埠河路向东下穿南湖路隧道的匝道和湘江后，继续沿南湖路东行，之后转向黄土岭路继续往东，接着线路沿砂子塘路、劳动路向东敷设，下穿圭塘河，转向南沿着黎托路往南，再向东沿着杜花路往东，直到长沙火车南站与轨道交通2号线并线，下穿浏阳河，再转向南至长沙县桂花大道止。

长沙轨道交通4号线北延工程起点白马巷站设于雷锋大道与白马巷交叉口，沿雷锋大道南北向布设，出站后向南沿雷锋大道敷设；分别在连江路口、雷锋东路口、望府路口设连江路站、雷锋东路站、望城区政府站，其中连江路站与规划S3线换乘，雷锋东路站与规划13号线换乘。线路出望城区政府站后继续向南沿雷锋大道敷设，至旺旺东路交叉口北侧转向东南，下穿马家河、张家湖后在金星北路与同心路交叉口设同心路站。出站后向南沿金星北路敷设，分别在同福路口、大湖路口、吴家冲路口、南塘路口设同福路站、金星路东延线站、吴家冲路站、星月北路站，其中吴家冲路站与规划13号线换乘，并设置联络线。线路出星月北路站后转向东南，下穿绕城高速、石长铁路、星城车辆段出入线后沿银杉路敷设，接入4号线一期工程罐子岭站。

长沙轨道交通4号线的常规运营时间为：06:30-23:00，2022年7月8日至8月27日每周五、周六运营时间为06:3024:00。因首末班车发车后到达各站时间有所不同，导致各站具体服务时间略有差别，具体可见各站运营时刻表。

长沙轨道交通4号线开通初期平峰期行车间隔是9分6秒，工作日及周末最短行车间隔是7分58秒，节假日最短行车间隔7分04秒。自2019年8月7日起，长沙地轨道交通4号线日均加开列车52列次，平峰期和高峰期行车间隔分别压缩至7分24秒和6分37秒。单程跑完全程需要60分10秒。

2023年3月11日起，长沙轨道交通4号线实行早高峰大、小交路混合运作模式，大交路列车在罐子岭站—杜家坪站全程运行，小交路列车在罐子岭站—阜埠河站区段运行。乘坐4号线小交路（罐子岭站-阜埠河站）列车的乘客如需继续前往杜家坪方向，须下车换乘大交路（罐子岭站-杜家坪站）列车，因阜埠河站大小交路非同站台换乘，建议前往4号线阜埠河站以东车站的乘客，根据列车广播指引，提前在湖南大学站下车，并在同站台等候下趟列车，如未及时下车还可选择在阜埠河站换乘，注意根据工作人员指引步行至站厅，再前往杜家坪方向站台候车即可。

根据交通运输部《客运场站和交通运输工具新冠肺炎疫情分区分级防控指南（第七版）》要求，2022年3月27日起，湖南大学站实施跳站运行。2022年4月9日，湖南大学站恢复停靠。

长沙轨道交通4号线列车表面采用金属漆工艺，具有金属闪光质感，视觉效果更佳，且能更好地抵抗隧道和段场中的粉尘、风沙、雨雪侵蚀，耐候性能更优。列车电路采用可编辑逻辑控制单元（LCU）替代机械触点继电器，可提高车辆控制电路的可靠性，减少检修维护工作量。空调系统采用变频热泵式空调机组，可根据客室实际制冷制热需求调节运行频率，客室温差更小，乘坐环境更加舒适，且更为节能。列车风道采用高分子复合材料，具有更优的防火及隔音性能，且较原铝合金风道减重近40%。列车取消车载制动电阻，每列车减少重量约1000Kg。制动系统采用基于单个转向架控制的制动系统，系统控制精度高、响应时间短、冗余度高，安全可靠。多媒体显示屏采用21.5寸高清LCD显示屏，乘客视觉效果更佳。另外，列车采用带降噪环的S型幅板结构车轮、全新结构车窗玻璃、双层棚布贯通道、中空密封结构隔声车门、双层结构地板、喷涂阻尼材料侧墙等隔音降噪措施，增强列车隔音水平。

长沙轨道交通4号线列车最高运行速度为80千米/时；一期工程设主变电站两座（分别为咸嘉湖、游泳中心），均与轨道交通2号线共享；与轨道交通1、2、3、5号线共享杜花路控制中心；一期工程设星城车辆段、黄榔停车场，利用黄榔停车场靠近轨道交通2号线黄兴大架修基地的有利条件，在停车场内增设联络线，实现地铁线网资源共享，缩短并改善轨道交通4号线大架修列车转运路径。

长沙轨道交通4号线沿线各车站均设置了母婴关爱室。

长沙轨道交通4号线一期工程分别下穿了“一江三河两铁两隧”（即湘江、浏阳河、龙王港、圭塘河、石长铁路、京广铁路、营盘路湘江隧道、南湖路湘江隧道），上跨了长株潭城际铁路和已运营的轨道交通1、2号线，盾构穿越了汉代长沙王陵墓群、北津城遗址、岳麓山国家重点风景名胜区等重点文保地点。在最小竖向净距仅5.4m的情况下下穿南湖路湘江隧道。采用明挖竖井水平加固方案，在最小竖向净距仅2.86m的情况下，成功下穿了既有轨道交通2号线隧道。采用物理探测和勘察方式及时封堵、填充、加固溁湾镇站至阜埠河站灰岩发育段。在湖南大学站又以“引、冲、铣”多工艺结合的工法完成遁地穿楼，微扰动盾构下穿湖南大学碰撞实验室、国家古建筑湖南大学工程馆。

长沙轨道交通4号线列车主题色为紫色，外观涂装配以黑色、银色。列车外观设计灵感来源于麓山寺后白鹤泉，抽象呈现出白鹤起飞瞬间姿态，结合紫色主题色更显优雅和富有动感，展现着古城长沙非凡活力。长沙轨道交通不定期在地铁车厢内进行不同主题的装饰，开行主题专列，例如：2019年10月上线的“青年之家”专列。2022年9月5日，长沙轨道交通4号线发出全省首条“网络强国”科普宣传主题列车，并启动系列主题宣传。

长沙轨道交通4号线标准站以紫色为装修主色调，在车站吊顶时采用AB分区造型，两边A区管线较多，B区管线较少，通过虚实结合、横竖交错的手法，最大化地延伸站内空间，这样的错层感极大地增强了车站的空间感，让乘客感觉更加舒适。轨道交通4号线一期工程结合车站的地理位置、周边环境、文化属性，共设特色站5座：汉王陵公园站、六沟垅站、湖南师大站、湖南大学站、树木岭站。同时，长沙轨道交通还会在各车站不定期开展临时主题站展览与布设，如：2019年10月在阜埠河站打造“青年之家”主题特色站。

长沙轨道交通4号线线路规划自城西北的望城区连江路到城东南的黄兴镇宋公塘，全长56千米，共设有35个站，其中有11个是地铁线路的换乘站以及3个与城际铁路的换乘站。

长沙轨道交通4号线一期工程于2014年12月31日开工建设，2018年12月29日试运行，全长33.5千米，平均站间距1.44千米，最大站间距2096米，为湘江新城站至汉王陵公园站区间，最小站间距680米，为湖南师大站至湖南大学站区间。在星城车辆段内预留与国铁进行联络的条件，有利于长沙轨道交通线网大宗物资利用国铁进行运输，实现国铁与地铁资源共享，节约运输等成本。

长沙轨道交通4号线北延工程自连江路站至普瑞大道站，线路长14.26千米，其中高架线12.20千米，地下线2.06千米，设站8座，其中地下站1座，高架站7座，平均站间距为1.791千米；在线路北端设望城停车场，与10号线共享月亮岛路主变电站，投资68.31亿元，规划建设期为2018～2022年。长沙轨道交通4号线北延拟调整为自白马巷站至普瑞大道站（现罐子岭站），线路长约15.26km，设站9座，改为全部地下敷设。

长沙轨道交通4号线是主城区的对外辐射的骨干线路，作为长沙轨道交通“米”字型构架的重要“笔画”，其开通标志着长沙轨道交通由“十”字型架构迈进“米”字型架构，“网络化运营效应”逐步凸显，长沙市民“半小时生活圈”得以全面激活，对完善线网运营构架、提升线网可达性、推动城市交通升级具有重要意义。长沙轨道交通4号线覆盖湘江以西沿江交通走廊，首次实现望城区与主城区全面对接，是城市客运枢纽重要的集疏通道，在分担主城区南北向交通压力的同时，有利于引导城市向西北和东南两个方向拓展，扩大了长沙轨道交通线网综合效能，大大增强了长沙公共交通的便利性，对长沙区域经济发展具有重要支撑作用。长沙轨道交通4号线更进一步加密与高铁、普铁、磁浮、城铁、公路的无缝连接，构建辐射全省的立体交通网络，助力长沙打造国家级交通枢纽城市。