А 11 января 1975 г. вслед за станцией с целью стыковки с ней на транспортном корабле «Союз-17» стартовали космонавты - командир корабля подполковник Алексей Губарев и бортинженер Георгий Гречко.
Станция «Салют-4» была создана на базе предшествующих станций этого класса как многоцелевая космическая лаборатория с широким кругом задач. Заметное отличие станции «Салют-4» от первой станции этой серии состояло в том, что вместо размещенных спереди и сзади двух пар солнечных батарей, раскрывавшихся подобно «крыльям», на корпусе ее центрального блока были смонтированы три панели солнечных батарей по «самолетной» схеме.
Для разгрузки космонавтов от утомительной и кропотливой работы по ориентации станции, которая необходима практически при проведении всех экспериментов, применена оригинальная автономная система навигации «Дельта».
В число запланированных экспериментов входила работа с аппаратурой для конденсации воды из атмосферы станции, которую можно использовать для приготовления пищи, питья и личной гигиены.
Экипажем была проведена уникальная технологическая операция в космосе - напыление нового отражающего слоя на оба зеркала солнечного телескопа.
Космонавты вернулись на Землю 9 февраля 1975 г., станция продолжала работать в автоматическом режиме.
24 мая 1975 г. был произведен запуск корабля «Союз-18», который доставил на орбитальную научную станцию «Салют-4» космонавтов - командира корабля подполковника Петра Климука и бортинженера Виталия Севастьянова. Научная программа этой экспедиции в значительной мере продолжала программу предыдущего экипажа. Космонавты с помощью рентгеновского телескопа измерили характеристики источников рентгеновского излучения в созвездиях Скорпиона, Девы, Лебедя и др., горячего ядра планетарной туманности в созвездии Лиры и источника пульсирующего рентгеновского излучения в созвездии Геркулеса. Были проведены биологические эксперименты на микроорганизмах, низших и высших растениях, насекомых и икре лягушек. Осуществлялись регулярные наблюдения за сельскохозяйственными угодьями и лесами. При фотографировании поверхности Земли с целью обнаружения запасов полезных ископаемых использовалась аппаратура, позволяющая получать изображения исследуемых геологических образований в различных диапазонах спектра электромагнитного излучения. Эта исключительно успешная космическая экспедиция продолжалась 63 сут. Экипаж вернулся на Землю 26 июля 1975 г.
Разработка новых методов управления космическими аппаратами сделала возможным пополнение запасов на орбитальных научных станциях с помощью космических кораблей-автоматов.
Беспилотный транспортный корабль «Союз-20», запущенный 17 ноября 1975 г., состыковался с орбитальной научной станцией «Салют-4» с целью дальнейшей отработки и испытания систем стыковки корабля и станции, конструкции и бортовых систем обоих космических аппаратов. В состав полезного груза транспортного корабля «Союз-20» был включен ряд биологических объектов - высших растений и живых организмов, с которыми в течение 3 мес проводились комплексные биологические эксперименты. Корабль вернулся на Землю 16 февраля 1976 г.
Всего станция «Салют-4» работала на космической орбите более двух лет.
3 февраля 1977 г. по команде с Земли станция "Салют-4" прекратила свое существование над акваторией Тихого океана.