2012年12月18日，港铁（深圳）决定将全线列车由现有的4节改为6节编组。

2013年3月，深圳地铁4号线增购4列车，全线共有28列车，运能提升30%左右。

2014年，深圳市轨道交通建设指挥部办公室宣布，深圳地铁所有线路暂时改用数字和文字同时命名，并将在三期工程第一批线路竣工后改为数字命名。龙华线又被易名为“深圳地铁4号线（龙华线）”，简称深圳地铁4号线。2014年1月26日，深圳地铁4号线首批2列6节版列车正式投入运营。2014年12月，深圳地铁4号线共有21列六节编组列车上线载客运营。

2015年1月30日，深圳地铁4号线最后一列4节编组列车退出正线服务，标志着深圳地铁4号线全面提升进入6节编组列车服务时代。2015年8月26日，深圳地铁4号线北延段工程勘察设计总承包公开招标。

2016年9月1日，深圳地铁4号线三期主体工程开始围挡建设。

2018年4月10日，深圳地铁4号线红山站至福田口岸站维持最小行车间隔2.5分钟，清湖站至红山站的平均行车间隔将压缩54秒，同时清湖站至福田口岸站工作日早高峰每天增加3个班次。

2020年10月28日，深圳地铁4号线三期开通运营。

2021年11月15日，深圳地铁4号线提高地铁运能。

2023年4月23日，为方便参与活动的市民乘车，4号线晚间全线将延长运营时间30分钟，同时加开3个班次的列车。牛湖往福田口岸方向加开2班，牛湖站发车时间分别为23:42，23:57；福田口岸往牛湖方向加开1班，福田口岸站发车时间为23:40；福田口岸往清湖方向的半程加班车的末班车发车时间延迟至24:00。

截至2020年10月，深圳地铁4号线共设有23个站点，分别是14座地下车站、1座地面车站、8座高架车站，其中市内换乘站8站。

深圳地铁4号线南起福田口岸，向北经金田路至福田区，向北经福田中心五路至福田区，向北经鹏程四路至福田区，向北经中康路至福田区，向北经民塘路至龙华区，向西北经腾龙路至龙华区，向东北经龙华和平路至清湖站，止于牛湖站。

深圳地铁4号线列车服务时间如下：

2018年9月22日至12月30日，深圳地铁4号线日均客流量约63万人次。

2013年12月12日，深圳地铁4号线列车计划由4节扩编为6节。首批增购新车厢于2013年12月运到龙华车辆段进行调试。

2014年1月26日春节前，深圳地铁4号线首两列完成的6节列车投入服务。

2014年12月，深圳地铁4号线21组列车完成扩编。

2015年1月30日，深圳地铁4号线全部28组列车均完成扩编，全面进入6节编组列车时代。

2015年，深圳地铁4号线共计新增自动售票机20台，新增出入闸机17台，在清湖、深圳北和福田口岸站安装了具有纸币找零功能的自动售票机。深圳地铁4号线全线增加了近50名早晚高峰车站助理和票务助理。

2018年5月8日，深圳地铁扫码乘车服务正式上线，可同时支持深圳地铁APP、“深圳地铁e出行”和“腾讯乘车码”微信小程序三种方式。8月5日，“M地铁·图书馆”正式启动，深圳地铁4号线乘客可扫码免费阅读书籍。8月，深圳地铁4号线在15个站点铺设28个服务点位提供共享晴雨伞服务。

截至2019年1月，深圳地铁4号线各沿线车站设有多款自助服务设施，如自动柜员机、自助照相亭、其他自助售卖机及各种电子服务等。

上民区间大脑壳山隧道为深圳地铁4号线上梅林站至民乐站区间穿越大脑壳山段，全长1608米，隧道最大埋深294米。隧道围岩大部分是风化岩残积层和人工回填土，中间夹杂30米破碎带断层。在这一地段隧道周围桩基林立、管线纵横。

深圳地铁4号线二期每个车站都采用颜色接近的马赛克砖粉饰墙身，而每个车站的色调都会和其他车站不同，其中莲花北站使用蓝色色调，与港铁九龙塘站和金钟站接近。一期车站墙身贴上剪纸形状的图案，这些图案风格上在港铁东铁线和港铁屯马线各车站找到的接近。4号线北延段在车站设计上采用“一站一色”的设计理念，通过不同的色彩和元素，表达本地居民的人文喜好和生活追求，为传承客家文化，古寺、宗祠、碉楼等客家村落的特点在7个地下站打造了独具区域文化特色的艺术长廊。

2019年1月10日，深圳地铁4号线荣获深圳市首条“文明示范线”荣誉称号。

深圳地铁4号线是深港两地进一步深化合作发展的一个重要里程碑，不仅将为深圳市民带来快捷优质的轨道交通服务，更将进一步加强深港两地的紧密连通。（网易新闻评）