Mariner 4 estis kvara misio de la serio Mariner kiu iĝis la unua sukcesa superflugado super la ruĝa planedo kaj sendis la unuajn fotografiojn de la surfaco de la planedo. Ĝi estis identa al la Mariner 3 kaj estis desegnita por realigi detalajn sciencajn observojn de Marso, inkludante mezurojn de la subatomaj partikloj kaj de la interplanedaj kampoj proksime de Marso.
La kosmoŝipo Mariner 4 konsistis el oklatero el magnezio, 127 cm longa kaj 45,7 cm larĝa. Kvar sunpaneloj estis muntitaj en la supra parto de la oklatero el unu pinto al alia je 688 cm. Parabola anteno de 116,8 cm de diametro estis muntita sur la supra parto de la oklatero.
La energio estis havigita per 28 224 sunĉeloj kiuj estas sur la kvar sunpaneloj de 90 x 176 cm, kiuj povis havigi 310 W en Marso. Mariner 4 bezonis 170w por funkcii. Reŝarĝeblaj baterioj de zinko/arĝento kun kapacito de 1200 W estis uzitaj por rezervi energion dum malhelo.
Post sep monatoj kaj duono de vojaĝo kaj de manovro por korekti la itineron la 5an de decembro 1964, la kosmoŝipo superflugis Marson inter la 14a kaj la 15a de julio 1965. Dum tiu fazo estis faritaj 21 fotojn kiuj kovris zonojn de 1% de la totala surfaco de Marso.