Na počátku šedesátých let minulého století byla postupně realizována výstavba úseku délky 4 km po křižovatku se silnicí II/102 jižně od Lahovic a to včetně rozšíření mostu přes Berounku a mimoúrovňové křižovatky se silnicí II/115 do Poberouní. Do roku 1966 byla následně provedena novostavba přeložky silnice I/4 po křižovatku Baně v délce 5,5 km. Tím bylo umožněno vyloučení průjezdné dopravy z velmi závadného průtahu Zbraslaví. V úseku Baně – Jíloviště, délky 2,2 km, byla provedena do konce roku 1969 přestavba původní silnice vedené přes vrch Cukrák na čtyřpruhovou směrově rozdělenou silnici a do roku 1971 výstavba přeložky silnice okrajovou částí obce Jíloviště délky 1,6 km. Tyto nově vybudované úseky čtyřpruhové silnice však nemohly být v osmdesátých letech zařazeny do rychlostních silnic, neboť s ohledem na terénní podmínky a využití původní silnice pro přestavbu na kapacitní komunikaci není zajištěna možnost náhradního spojení pro vyloučené účastníky silničního provozu (doprovodná komunikace). Proto rychlostní silnice R4 začíná až na konci obce Jíloviště za připojením křižovatkových větví mimoúrovňové křižovatky Jíloviště.

První stavba čtyřpruhové silnice I/4, později zařazené mezi rychlostní silnice, byla realizována v letech 1969 – 1971 od obce Jíloviště po Varadov v úseku dlouhém 2 km. Na ni v letech 1971 – 1975 navázala relativně krátká (0,8 km), ale investičně náročná přestavba silnice v průtahu obcí Klínec - Jiráskova čtvrť. Technicky pozoruhodným stavebním objektem v úseku stavby byla realizace posunu budovy školy v Klínci mimo prostor staveniště nově budované silnice. Posun školy byl realizován za účelem ověření navrženého způsobu a technologického zabezpečení posunu děkanského kostela v Mostě, kterým měla být zachráněna historická památka při likvidaci centra města za účelem těžby hnědého uhlí. Zkušenosti získané při posunu školy v Klínci byly plně využity při realizaci posunu uvedeného kostela. Návazná stavba přeložky mimo obec Řitka v délce 4,2 km byla realizovaná v letech 1973 až 1978.

V letech 1975 až 1980 byla souborem staveb provedena výstavba čtyřpruhové silnice v úseku Mníšek pod Brdy – Voznice délky 5,3 km přecházejícím Malou Svatou Horu. Litovat je třeba skutečnosti, že v úseku Malá Svatá Hora - Voznice se nepodařilo realizovat navrhované vedení nové silnice v souběhu s původní silnicí I/4 se známými „andělskými schody“. Na požadavek vedení tehdejšího KNV bylo nutno v zájmu snížení záboru lesa technicky zajímavou původní silnici zčásti zlikvidovat. Zábor původní silnice měl za následek, že vyloučení účastníci z provozu na rychlostní silnici musí objíždět tento úsek po podstatně delší trase přes Novou Ves pod Pleší. V rámci tohoto souboru staveb byla realizována i jižní část přeložky silnice mimo Mníšek pod Brdy po silnici II/116, která umožnila vedení dopravy během budování střední části přeložky v Mníšku pod Brdy.

Souborem 7 staveb byla realizována mimořádně náročná přeložka mimo město Dobříš délky 8 km. Výstavba ve směru od Prahy navázala na již provozovanou přeložku Voznice, ve směru od Strakonic na provozovanou přeložku Obořiště. Realizace souboru staveb si vyžádala velký objem zemních prací, přičemž zářezy v úseku Voznice – Kodetka i podél parku dobříšského zámku bylo nutno budovat ve skále. Poblíž obce Stará Huť prochází silnice okrajem Starohuťského rybníka. Proto bylo nutné silniční těleso složitě zakládat, vybudovat vodohospodářské zařízení na regulaci výšky hladiny vody v rybníku a zabezpečit ochranu návodní části hráze před vodní erozí kamenným záhozem. V rámci stavby byla realizována mimoúrovňová křižovatka Kodetka a 4 větší mosty o celkové délce 209 m pro přechod železniční tratě, silnic II/114 a II/119 a dvou vodotečí. Největším mostním objektem byl šestipolový most o délce přemostění 88,70 m z nosníků K 73 pro mimoúrovňové vykřížení železniční tratě a silnice II/114 na okraji Staré Hutě. V křížení se silnicí II/119 bylo nutno provést její směrovou úpravu a zahloubení ve skalním zářezu. V zájmu ochrany obytné zástavby Staré Hutě před hlukem zde byla realizována jedna z prvních protihlukových stěn na silnicích v České republice. Realizace souboru staveb byla provedena v letech 1980 až 1986, úsek Voznice – Kodetka byl uveden do provozu v polovičním profilu v roce 1984, úsek Kodetka – Dobříš-jih v roce 1985. Druhé poloviny silnice byly uváděny do provozu o rok později. Realizací přeložky byl nahrazen dopravně závadný průtah silnice I/4 městem Dobříš s úrovňovým železničním přejezdem a došlo k podstatnému zlepšení životního prostředí ve městě.
Posledními stavbami Dlouhá Lhota – Skalka I a II v délce 1,8 km, realizovanými v letech 1986 až 1989, byla dokončena výstavba rychlostní silnice R4 v úseku mezi Jílovištěm a mimoúrovňovou křižovatkou se silnicí I/18, kterou je na rychlostní silnici R4 napojena doprava ve směru od Příbrami.