首任军长王世泰、政治委员张仲良照片缺中国人民解放军第4军的前身是西北野战军第4纵队。

1942年5月，中央军委决定由八路军第120师、晋西北新军和留守兵团等部编成晋绥联防军。贺龙任司令员，关向应任政治委员，领导陕北各军分区和警备旅。

1947年9月21日，在陕西省栒邑县（今旬邑县），以陕甘宁晋绥联防军警备第1旅、第3旅和骑兵第6师，组成第4纵队，隶属西北野战军建制。

王世泰任司令员，张仲良任政治委员，阎接要任副司令员兼参谋长，李宗贵任政治部主任，全纵队1.1万余人。纵队成立后，即会同第2纵队进击黄龙山区，攻克白水、韩城、部阳、宜川，缴获大批弹药、物资。11月，进至横山县边家河一带时，奉命转向西攻击前进，收复宁梁、安边等地。12月，转至安塞县华子坪、侯家河一带开展以诉苦为主要内容的新式整军运动。1948年2月，参加宜川战役，配合野战军主力围歼驰援宜川之国民党军整编第29军，毙伤俘敌2000余人。4月中旬至5月中旬，参加西府陇东战役，先在扶风至青化镇一线抗击西援宝鸡之国民党军裴昌会兵团，后在镇原县以东屯子镇接应第6纵队教导旅突围，尔后担负掩护西北野战军主力向东转移的任务。5月下旬，第4纵队转至栒邑县土桥源地区进行整训。8月至11月，    先后参加澄城、荔北和冬季战役，歼国民党军4500余人。

1949年1月，警备第4旅拨归第4纵队建制。2月1日，根据中央军委关于统一全军编制及部队番号的命令，第4纵队改称中国人民解放军第4军，隶属第一野战军建制。王世泰任军长，张仲良任政治委员，孙超群任副军长，朱辉照任副政治委员兼政治部主任，张文舟任参谋长，王国瑞任后勤部部长。

警备第1旅与骑兵第6师1个团合编成第10师，高锦纯任师长，左爱任政治委员；警备第3旅改称第11师，郭炳坤任师长，高维嵩任政治委员；警备第4旅与骑兵第6师（缺1个团）合编组成第12师，郭宝珊任师长，李宗贵任政治委员。全军约1.9万余人。

2月下旬至3月中旬，参加春季战役，歼灭国民党军第20师、第248师共2700余人，毙俘师长各1人。5月中旬，参加陕中战役，在凤翔东北之姚家沟一带，会同第1军全歼国民党军第57军及第30师，俘4200余人。6月中旬，编入第2兵团，在关头、仪井、临平及泾阳以北地区抗击国民党军向西安的反扑。7月中旬，参加扶眉战役，担任截断国民党军退路的任务，保障野战军主力聚歼国民党军3个军。接着，乘胜西进，攻克蔡家坡、岐山、宝鸡等城镇。下旬由宝鸡地区出发，向兰州挺进。8月25日拂晓参加兰州战役总攻，经过反复冲击，占领沈家岭、狗娃山，26日拂晓攻入兰州城西关，共歼国民党军1万余人，对取得兰州战役的胜利起了重大作用。9月初，进军河西走廊（第12师留驻兰州，担负警备任务），19日进驻武威。10月，奉命调往临洮、临夏地区，执行剿匪任务，并抽调部队参加修筑天（水）兰（州）铁路。

1952年9月，撤销第4军番号。

军部改编为中央军委城防高射炮兵学校；第10师师部改编为炮兵第10师师部，其部队编入第11师；第12师改编为铁路公安部队。

第4军在解放战争中，转战于陕两、甘肃广大地区，参加主要战役战斗28次，涌现出丁兴发、张保英、马宜生、武德仁、田占德等英雄模范人物。

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