Ligne 4 du métro de Paris

Plan de la ligne lors de son ouverture.

• 20 avril 1896 : le Conseil municipal de Paris adopte le projet de réseau de Fulgence Bienvenüe
• 30 mars 1898 : déclaration d'utilité publique des six premières lignes du « chemin de fer métropolitain »
• 1905 : lancement des travaux de la ligne
• 21 avril 1908 : mise en service de la section Porte de Clignancourt - Châtelet
• 30 octobre 1909 : mise en service de la section Raspail - Porte d'Orléans
• 9 janvier 1910 : jonction des deux sections entre Châtelet et Raspail
• octobre 1966 à octobre 1967 : conversion en ligne sur pneumatiques avec matériel MP 59
• 17 juillet 1967 : exploitation avec du matériel sur pneumatiques MP 59
• 3 octobre 1977 : déviation du tracé et nouvelle station Les Halles
• 6 août 2005 : un incendie sur une rame à Simplon intoxique légèrement dix-neuf personnes
• 23 mai 2011 : circulation du premier MP 89 (CC01)
• 21 décembre 2012 : retrait des deux derniers MP 59 (rames 6016 puis 6021)
• 23 mars 2013 : prolongement à Mairie de Montrouge
• 13 janvier 2022 : prolongement à Bagneux - Lucie Aubrac
• 12 septembre 2022 : mise en service des 4 premières navettes automatiques

Premier tracé abandonné et nouveau tracé de la ligne 4 réalisé à travers l'île de la Cité.

La ligne 4, ouverte en 1908 est la dernière ligne de la concession initiale de la Compagnie du chemin de fer métropolitain de Paris et la première à traverser la Seine de manière souterraine (la ligne 5, actuelle ligne 6, la traverse sur le viaduc de Passy, rebaptisé plus tard pont de Bir-Hakeim, à partir de 1906). Le tracé fait l'objet de longs débats qui retardent d'autant la mise en chantier du tunnel. Celui prévu à l'origine, rectiligne, passe sous la rue du Louvre, traverse la Seine dans l'axe de cette rue, passe sous l'Institut de France et rejoint directement la rue de Rennes pour obliquer ensuite sous le boulevard Raspail et rejoindre la porte d'Orléans.

Mais compte tenu du report de la mise en chantier du prolongement de la rue de Rennes jusqu'à la Seine - qui n'a finalement jamais été réalisé - et de l’opposition catégorique des académiciens qui refusent le passage de la ligne sous l'Institut de France, le tracé est finalement modifié vers l'est par le boulevard Saint-Germain, la place Saint-Michel et l'île de la Cité[3]. Ce nouveau tracé possède également plus de cohérence pour un axe nord-sud, suivant les grands courants de circulation parisiens. Une seconde modification du tracé est retenue : la déviation temporaire par la gare Montparnasse est décidée afin de ne pas entraîner un nouveau retard pour cette ligne très attendue par les Parisiens. Elle est rendue nécessaire par le retard du percement du boulevard Raspail entre la rue de Rennes et le boulevard du Montparnasse[4]. Une fois le boulevard Raspail percé dans son intégralité, il est prévu de couper au plus court sous celui-ci et ne plus desservir la gare Montparnasse. On peut d'ailleurs remarquer au sud de la station Vavin que le tunnel est prévu pour le passage final par le boulevard Raspail. Mais l'intérêt majeur de la desserte de trois grandes gares parisiennes par la ligne fait plus tard abandonner ce choix[5].

Carte postale expliquant le chantier de la traversée sous-fluviale de la Seine par la méthode des caissons foncés sous pression d'air.

Le chantier, réalisé par l'entreprise de Léon Chagnaud, ancien maçon de la Creuse, peut enfin être lancé en 1905, et la ligne 4 devient la première à franchir la Seine en souterrain. La méthode retenue de traversée sous-fluviale est celle de caissons métalliques de vingt à quarante mètres de longueur montés sur les berges et foncés verticalement dans le lit du fleuve. Les extrémités des caissons sont obstruées, puis ceux-ci sont remorqués à leur emplacement avant d'être lestés d'eau et coulés dans le lit du fleuve. Au niveau inférieur de ces caissons, une chambre de travail emplie d'air sous pression accueille le travail des ouvriers. Le caisson s'enfonce au fur et à mesure du dégagement du sol jusqu'à sa position définitive. Le grand bras nécessite l'emploi de trois caissons, le petit bras, deux caissons.

Coupe d'une station sur puits vertical, comme Cité ou Saint-Michel.

Les fermes de la place Saint-Michel et du boulevard Saint-André avant le fonçage.

Le passage de la Seine est aussi marqué par l'utilisation de la congélation du sol trop humide entre la station Saint-Michel et la Seine, sous la voie du chemin de fer de la Compagnie du Paris-Orléans (aujourd'hui RER C) en 1908 et 1909. L'installation de deux usines frigorifiques permit la circulation de saumure refroidie à −25 °C dans plusieurs dizaines de tubes pour stabiliser le terrain[6].

Le tronçon nord est le premier achevé : il est ouvert le 21 avril 1908 de Porte de Clignancourt à Châtelet. Le tronçon sud est ouvert le 30 octobre 1909 de Porte d'Orléans à Raspail. La jonction entre les deux tronçons est réalisée le 9 janvier 1910. Pourtant, cette ligne si attendue est fermée au trafic quelques jours plus tard : en janvier 1910, le niveau de la Seine dépasse sa cote d'alerte, avant de provoquer la plus grave inondation du siècle. Le matin du 24 janvier 1910, d'importantes infiltrations d'eau à la traversée de la Seine font interrompre le service entre Châtelet et Vavin ; le service est néanmoins repris dans la journée. Mais les infiltrations devenant de plus en plus inquiétantes, le trafic est à nouveau interrompu dans l'après-midi. Le 26, l'eau noie complètement la station Châtelet et la traversée sous-fluviale, avant de remonter lentement le tunnel. Dans la nuit du 27 au 28, elle atteint Réaumur puis Gare de l'Est : la ligne est alors réduite à son exploitation minimale : de Clignancourt à Gare du Nord et de Vavin à Porte d'Orléans. La décrue durant le mois de février permet une reprise progressive de l'exploitation ; il faut néanmoins attendre le 6 avril pour voir la ligne rouverte dans son intégralité après réparation des nombreux dégâts causés à l'infrastructure[7].

• 
  Fonçage d'un caisson dans le petit bras de la Seine en 1906.
• 
  Fonçage du caisson central dans le grand bras de la Seine.
• 
  Fonçage de la station Saint-Michel.

Durant les années 1930, la ligne 4 est le cadre d'un drame durant une période politiquement troublée : le 27 juillet 1934, un paquet abandonné dans une voiture est emporté par un contrôleur dans le bureau du chef surveillant, situé sur un des quais de la station Montparnasse. Le paquet explose et tue ce dernier, blesse l'autre agent ainsi que quatre voyageurs. Les auteurs de l'attentat ne sont pas retrouvés[8].

Durant la Seconde Guerre mondiale, le plus violent bombardement que subit Paris dans la nuit du 20 au 21 avril 1944 vise la gare de marchandises de la Chapelle et l'atelier central du réseau routier, rue Championnet. La voûte de la station Simplon est atteinte par une bombe et s'effondre sur les voies et quais. Des réparations hâtives permettent de remettre en service la ligne quelques jours plus tard[9].

Matériel sur pneus MP 59.

L'expérimentation du métro sur pneumatiques sur la ligne 11 à partir de 1956 donne satisfaction à la RATP. Celle-ci décide donc d'équiper en priorité les lignes 1 et 4 pour le roulement sur pneus, qui permet d'augmenter la capacité des lignes par de meilleures accélérations et décélérations du matériel grâce à une adhérence bien supérieure.

Au début des années 1960, ces deux lignes sont les deux plus chargées du réseau, atteignant aux heures de pointes un niveau de fréquentation critique (140 % de charge à la pointe du soir). Cependant, cette seule évolution étant insuffisante pour résorber cette saturation, la longueur des stations est allongée de soixante-quinze à quatre-vingt-dix mètres, ce qui permet de porter les compositions de cinq à six voitures par rame. Ces travaux sont menés très rapidement, et dès le mois d'octobre 1965, des trains sur fer de six voitures parcourent la ligne, grâce à l'ajout d'une motrice M² supplémentaire par rame. Le 3 octobre 1966, le premier train sur pneus MP 59 roule sur la ligne ; ce matériel est identique sur les lignes 1 et 4, en composition à quatre motrices et deux remorques par rame. Le parc MP 59 comporte alors 556 voitures, soit 376 motrices et 180 remorques. Le 17 juillet 1967, le dernier train fer quitte la ligne, ce qui permet de renforcer le service d'autres lignes et de réformer une centaine de voitures construites avant 1914[10]. En février 1971, la ligne 4 est la seconde du réseau après la ligne 11 à être équipée d'une grecque pour le pilotage automatique électronique[11].

Depuis lors, un seul changement a eu lieu début octobre 1977 avec la déviation de la ligne et le déplacement de la station Les Halles. Réalisé à ciel ouvert lors des immenses travaux du complexe des Halles, le déplacement de la station légèrement vers l'est permet de la rapprocher de la gare RER de Châtelet - Les Halles afin de faciliter les correspondances. Pour cela trois-cent-trente mètres de tunnel sont construits pour rejoindre l'ancien tracé. Le basculement s'opère en trois nuits consécutives du 30 septembre 1977 à 22 heures au lundi 3 octobre au début du service. La première nuit, la voie 2 nouvelle est raccordée, la seconde nuit, la voie 1 est préparée, la dernière nuit, la voie 1 est raccordée. Ainsi, l'exploitation durant ce week-end particulier provoque une situation insolite : les voyageurs sur la voie 1 arrivent dans l'ancienne station, ceux de la voie 2 dans la nouvelle station, sans forcément se rendre compte que le tracé venait d'être modifié[12].

Le 6 août 2005 à 16 h 42, un incendie sur une rame à Simplon dû au dysfonctionnement d'un bogie provoque l'évacuation de deux rames MP 59 et intoxique légèrement dix-neuf personnes. Le feu est maîtrisé par les pompiers aux alentours de 18 h[13].

La station Mairie de Montrouge le jour de son inauguration.

Au début des années 2010, après une trentaine d'années sans changements majeurs, la ligne connaît de nouvelles évolutions : le 23 mai 2011 la première rame moderne de type MP 89 (rame CC01), provenant de la ligne 1, est mise en circulation commerciale. Ce nouveau matériel roulant remplace progressivement l'ancien matériel datant des années 1960 et voué à la réforme : le 21 décembre 2012, les dernières rames MP 59 (rames 6016 puis 6021) cessent définitivement de circuler sur la ligne[14], laissant ainsi place aux rames MP 89 CC, toutes en provenance de la ligne 1.

La ligne est par ailleurs en cours de prolongement au sud sur 2,6 kilomètres à travers les communes de Montrouge et Bagneux[15]. Le projet a été déclaré d'utilité publique le 15 février 2005[16] et les travaux ont débuté en juin 2006. Trois nouvelles stations, Mairie de Montrouge, Barbara et Bagneux - Lucie Aubrac sont prévues à terme.

Toutefois cette extension est « phasée » pour des raisons budgétaires, et commence par l'ouverture de la seule station Mairie de Montrouge[17]. Le 12 mars 2013 commence une marche à blanc des rames, c'est-à-dire de l'ensemble des circulations commerciales mais sans voyageurs[18]. Le 23 mars 2013, le prolongement à Mairie de Montrouge est mis en service commercial[19].

La boucle de garage de la station Porte d'Orléans en 2008.

Le tracé entièrement souterrain prend naissance au sud de la boucle de garage de la porte d'Orléans. Il est composé de deux tunnels d'une et deux voies qui se rejoignent au bout de 230 mètres pour former un tunnel unique jusqu'au terminus futur de Bagneux - Lucie Aubrac, constitué de trois voies à quai. Cet ouvrage à deux voies a une largeur de 7,30 mètres pour une hauteur de 5,30 mètres. Certaines sections sont cependant plus larges en fonction des courbes et des voies de garage aménagées. Les tunnels ont été construits à la manière traditionnelle de l'avancement, avec des machines à attaque ponctuelle, sans le recours à un tunnelier. L'ensemble, d'une longueur de 2,6 kilomètres à terme, sera équipé de 3,2 kilomètres de voies.

Le tracé en première phase d'une longueur de 780 mètres de voies de circulation passe sous le square du Serment-de-Koufra, plonge sous le boulevard périphérique de Paris qui a été atteint le 17 février 2010, pour se diriger plein sud sous l'avenue de la République à Montrouge en souterrain profond. Le tunnel a atteint la future station Mairie de Montrouge le 25 novembre 2010[20] - [21]. En seconde phase, le tracé se poursuit plein sud sur mille mètres sous l'avenue de la République puis l'avenue de Verdun jusqu'au carrefour avec l'avenue Marx-Dormoy où se situera la station Barbara. Il se poursuit enfin sur 860 mètres en direction du sud-est sous l'avenue de Stalingrad et la cité des Martyrs de Chateaubriant. La station terminale Bagneux - Lucie Aubrac se trouvera au début de l'avenue Henri-Barbusse.

Le coût de la première phase du prolongement est estimé à 150,9 millions d'euros dont 6,9 millions d'euros pour le matériel roulant, soit deux rames supplémentaires. Les fréquences en vigueur sont maintenues, soit 1 minute 45 secondes d'intervalle aux heures de pointe ; la totalité du prolongement sera parcourue en 4 minutes 20 secondes à la vitesse commerciale de 37 km/h[22] - [23].

En juillet 2016, dans la salle d'échanges de la gare de Châtelet - Les Halles, le terminus Bagneux est affiché par anticipation.

La seconde phase du prolongement prévu jusqu'à Bagneux est d'abord estimée à 226,6 millions d'euros, dont 13,7 millions d'euros pour l'acquisition de quatre rames supplémentaires nécessaires à l'exploitation. Elle porte la longueur totale de la ligne 4 de 10,6 à 13,3 kilomètres[24].

Du 9 janvier au 10 février 2012, une nouvelle enquête publique présente les ajustements apportés au projet initial pour le prolongement de Montrouge à Bagneux, à la suite du retour d'expérience de la première phase. Ces ajustements concernent la modification de l'emplacement de la station Barbara, le tracé en amont de cette dernière et la création d’un atelier de maintenance en arrière-gare de la station Bagneux - Lucie Aubrac. Les travaux sont prévus à partir de 2014 pour une ouverture prévue en 2019[25] (soit deux ans de plus que le projet initial), pour un coût estimé à 337,3 millions d’euros aux conditions économiques de 2011 (soit 100 millions d'euros de plus que le projet initial)[26]. Le prolongement à Bagneux - Lucie Aubrac permettra en 2025 une correspondance avec la ligne 15 du Grand Paris Express.

Le chantier est officiellement lancé le 8 juillet 2015 et la date de mise en service repoussée à 2020[27], puis à 2021 à cause de difficultés d'acquisitions foncières, la pose des rails ainsi que l'aménagement du futur terminus devant toutefois commencer au cours de l'année 2018[28]. Le prolongement est reporté à fin 2021 à cause de la crise sanitaire liée au Covid-19[29] puis en janvier 2022, selon une annonce de la RATP au début d'août 2021[30].

Rame MP 14 CA 51 circulant en service voyageurs, ici à la station Cité.

Les travaux de génie civil de la station Bagneux - Lucie Aubrac sont achevés en mars 2018. Le prolongement revient à 430 millions d'euros, dont une centaine pour le génie civil. La région Île-de-France apporte 60 % du financement (250 millions d'euros), l'État 25 % (110 millions) et le département des Hauts-de-Seine 15 % (60 millions)[31].

Le 7 décembre 2021, la mise en service des stations Barbara et Bagneux - Lucie Aubrac est annoncée pour le 13 janvier 2022[32]. Avec l'ouverture de ces deux stations, la ligne 4, utilisée chaque jour par 700 000 voyageurs, devrait être empruntée quotidiennement par 37 000 personnes supplémentaires[33].

Le 12 septembre 2022, les quatre premières rames automatiques entrent en service[34].

À terme, la ligne sera entièrement automatisée. Elle sera dotée de 32 rames provenant de la ligne 14 (MP 89 CA et MP 05) et de 20 rames MP 14 provenant des usines d'Alstom[35].

La longueur totale de la ligne 4 est de 14 kilomètres, entièrement souterraine[36] - [37]. Elle dessert 29 stations[36], la longueur moyenne des interstations est alors de 500 mètres. Elle est la seule en correspondance avec la totalité des lignes de métro (à l'exception des courtes antennes 3 bis et 7 bis). Avec la ligne 2 et la ligne 14, elle est l'une des trois lignes de métro à proposer au moins une correspondance avec les cinq lignes du RER.

La ligne naît au nord de Paris à la porte de Clignancourt, où se situent deux boucles terminales entre le boulevard Ney et le boulevard périphérique : une petite boucle à une seule voie de cinq cents mètres de développement utilisée pour le retournement des rames, et une grande boucle à trois voies, plus longue, qui sert au garage des trains. Une voie partiellement dédoublée relie en outre le terminus aux ateliers de Saint-Ouen qui entretiennent le matériel roulant.

La station terminale à deux voies se situe sous l'extrémité septentrionale du boulevard Ornano. La ligne se dirige sous le boulevard, dessert la station Simplon, puis passe au-dessus de la ligne 12 avant de desservir la station de correspondance avec cette dernière, Marcadet - Poissonniers. Elle se poursuit plein sud sous le boulevard Barbès en desservant au passage Château Rouge et la station de correspondance avec la ligne 2, Barbès - Rochechouart.

Après une interstation relativement longue de 685 mètres sous le boulevard de Magenta, elle se place sous la rue de Dunkerque, se raccorde aux lignes 2 et 5 et à la voie d'instruction des conducteurs de métro et dessert la station Gare du Nord. Elle oblique à nouveau vers le sud sous la rue d'Alsace en pente et dessert la station Gare de l'Est (Verdun), par une station à plancher métallique située juste sous l'ouvrage commun des lignes 5 et 7.

Plan schématique des voies du complexe de Châtelet - Les Halles.

Maintenant positionnée sous le boulevard de Strasbourg, la ligne est en alignement droit durant 1 200 mètres, à fleur de sol, et dessert successivement Château d'Eau, Strasbourg - Saint-Denis puis Réaumur - Sébastopol, passant au-dessus des lignes 8, 9 puis 3, avant d'obliquer vers le sud-ouest sous la rue de Turbigo ; elle dessert alors la station Étienne Marcel puis se place sous le complexe des Halles. La station Les Halles, déplacée en 1977, donne correspondance à trois lignes de RER. Après la station de correspondance Châtelet, la ligne plonge par une rampe de 40 ‰ sous trois lignes de métro, puis sous le grand bras de la Seine, dessert Cité, unique station parisienne située sous une île[38], puis franchit le petit bras de la Seine en forte rampe avant de desservir la station Saint-Michel. Ces deux dernières stations sont édifiées dans des caissons métalliques assemblés en surface et foncés dans le sol.

Dorénavant placée sous la rue Danton et la rive gauche de la Seine, la ligne 4 se dirige vers le sud-ouest, passe sous la ligne 10 à laquelle elle se raccorde par une voie en impasse qui impose un rebroussement, et dessert la station Odéon, établie sous le boulevard Saint-Germain. Elle passe alors sous le collecteur de la Bièvre, sur le tunnel de la ligne 10, et dessert Saint-Germain-des-Prés. Par une courbe de soixante-quinze mètres de rayon, elle oblique en direction du sud sous la rue de Rennes qu'elle parcourt entièrement après être repassée une nouvelle fois au-dessus de la ligne 10, puis au-dessus de la ligne 12, en desservant au passage deux stations, Saint-Sulpice et Saint-Placide.

Par une nouvelle courbe de soixante-quinze mètres de rayon, elle oblique franchement vers l'est sous le boulevard du Montparnasse et dessert la station de correspondance Montparnasse - Bienvenüe. Après une interstation de seulement 285 mètres, une des plus courtes du réseau, elle atteint Vavin et oblique sous le boulevard Raspail où se situe l'ouvrage de déviation de la ligne sous la section nord du boulevard prévue à la construction de la ligne et qui n'a jamais été mise en œuvre. Un raccordement la relie à la ligne 6 avant d'atteindre la station Raspail. Maintenant en rampe, elle passe au-dessus de la ligne 6 et dessert la station de correspondance Denfert-Rochereau. Située pour sa dernière ligne droite sous l'avenue du Général-Leclerc, elle atteint la station Mouton-Duvernet après une interstation de seulement 263 mètres, la plus courte de la ligne, puis la station Alésia avant d'atteindre Porte d'Orléans (Général Leclerc), station anciennement à trois voies et à couverture métallique située à l'extrémité sud de l'avenue. La station se poursuit par une boucle de retournement majoritairement à deux voies servant au stationnement des rames[39]. Cette boucle a été modifiée pour le prolongement de la ligne en direction de Montrouge, qui s'effectue dans un tunnel à double voie.

La ligne passe ensuite sous le square du Serment-de-Koufra, plonge sous le boulevard périphérique de Paris, quittant ainsi Paris. Puis, elle se dirige plein sud sous l'avenue de la République à Montrouge en souterrain profond. Elle atteint Mairie de Montrouge, après une interstation de 800 m, la plus longue de la ligne avant le prolongement à Bagneux. Le tracé se poursuit ensuite par une longue ligne droite sous l'avenue de la République à Montrouge puis amorce une courbe pour se placer sous l'avenue de Verdun puis une contre-courbe pour enfin desservir la station Barbara au terme d'une interstation de 1150 m, la plus longue de la ligne. Cette station est située à la limite des communes de Montrouge et Bagneux et à proximité d'Arcueil. Après cette station, le tracé se poursuit sous l'avenue de Stalingrad tout en longeant le fort de Montrouge. La ligne oblique légèrement vers l'ouest pour passer au-dessus de la future ligne 15 et desservir le terminus Bagneux - Lucie Aubrac. Cette station est la seule de la ligne a ne pas présenter une configuration classique à deux quais latéraux. On retrouve ici un quai d'arrivée latéral et un quai central entouré de deux voies pour les départs vers Porte de Clignancourt. Le tracé se poursuit après le terminus sur 700 m avec trois voies de garage aboutissant à un petit atelier.

La station Les Halles et son piédroit central.

Mât de l'entrée de la station Saint-Germain-des-Prés.

Un MP 89 CC quittant la station Mouton-Duvernet.

Parvis de la station Bagneux - Lucie Aubrac.

MP 89 CA à la station Bagneux - Lucie Aubrac.

Les stations de métro de la ligne sont présentées du nord au sud :

			Station	Coordonnées	Communes	Correspondances[40]
	■		Porte de Clignancourt Puces de Saint-Ouen	48° 53′ 50″ N, 2° 20′ 41″ E	18e
	•		Simplon	48° 53′ 41″ N, 2° 20′ 50″ E	18e
	•		Marcadet - Poissonniers	48° 53′ 29″ N, 2° 20′ 59″ E	18e
	•		Château Rouge	48° 53′ 14″ N, 2° 20′ 58″ E	18e
	•		Barbès - Rochechouart	48° 53′ 01″ N, 2° 21′ 02″ E	9e, 10e, 18e
	•		Gare du Nord	48° 52′ 49″ N, 2° 21′ 18″ E	10e	(Magenta)    Grandes lignes (Paris-Nord)
	•		Gare de l'Est	48° 52′ 34″ N, 2° 21′ 29″ E	10e	Grandes lignes (Paris-Est)
	•		Château d'Eau	48° 52′ 21″ N, 2° 21′ 21″ E	10e
	•		Strasbourg - Saint-Denis	48° 52′ 10″ N, 2° 21′ 15″ E	2e, 3e, 10e
	•		Réaumur - Sébastopol	48° 51′ 59″ N, 2° 21′ 09″ E	2e, 3e
	•		Étienne Marcel	48° 51′ 50″ N, 2° 20′ 57″ E	1er, 2e
	•		Les Halles	48° 51′ 45″ N, 2° 20′ 46″ E	1er	(Châtelet - Les Halles)
	•		Châtelet	48° 51′ 31″ N, 2° 20′ 50″ E	1er, 4e
	•		Cité	48° 51′ 21″ N, 2° 20′ 46″ E	4e
	•		Saint-Michel	48° 51′ 13″ N, 2° 20′ 38″ E	5e, 6e	(Saint-Michel - Notre-Dame)
	•		Odéon	48° 51′ 08″ N, 2° 20′ 20″ E	6e
	•		Saint-Germain-des-Prés	48° 51′ 14″ N, 2° 20′ 00″ E	6e
	•		Saint-Sulpice	48° 51′ 05″ N, 2° 19′ 52″ E	6e
	•		Saint-Placide	48° 50′ 49″ N, 2° 19′ 37″ E	6e
	•		Montparnasse - Bienvenüe	48° 50′ 36″ N, 2° 19′ 23″ E	6e, 14e, 15e	Grandes lignes (Paris-Montparnasse)
	•		Vavin	48° 50′ 32″ N, 2° 19′ 46″ E	6e, 14e
	•		Raspail	48° 50′ 20″ N, 2° 19′ 51″ E	14e
	•		Denfert-Rochereau Colonel Rol-Tanguy	48° 50′ 02″ N, 2° 19′ 57″ E	14e
	•		Mouton-Duvernet	48° 49′ 56″ N, 2° 19′ 49″ E	14e
	•		Alésia	48° 49′ 42″ N, 2° 19′ 37″ E	14e
	•		Porte d'Orléans	48° 49′ 23″ N, 2° 19′ 33″ E	14e
	•		Mairie de Montrouge	48° 49′ 06″ N, 2° 19′ 10″ E	Montrouge
	•		Barbara	48° 48′ 33″ N, 2° 19′ 04″ E	Montrouge, Bagneux
	■		Bagneux - Lucie Aubrac	48° 48′ 10″ N, 2° 19′ 02″ E	Bagneux

(Les stations en gras servent de départ ou de terminus à certaines missions)

La ligne est en correspondance avec toutes les autres lignes de métro, sauf avec les lignes 3 bis et 7 bis. Elle croise plusieurs fois les lignes 5, 6, 7 et 12. Les cinq lignes du RER sont en correspondance (lignes B, D et E à Gare du Nord, lignes A, B et D à Les Halles, lignes B et C à Saint-Michel et enfin la ligne B à Denfert-Rochereau). La ligne 4 est également en correspondance avec les lignes 3a et 3b du tramway, respectivement aux stations Porte d'Orléans et Porte de Clignancourt. Elle offre une liaison avec la gare de Paris-Nord, la gare de Paris-Est et la gare de Paris-Montparnasse. À la station Denfert-Rochereau, une correspondance est possible avec l'OrlyBus.

La station Gare de l'Est.

Six stations de la ligne 4 ont changé de nom au fil des années[41] :

• Rue Saint-Denis est devenue Réaumur - Sébastopol le 15 octobre 1907 ;
• Vaugirard est devenue Saint-Placide le 15 novembre 1913 ;
• Boulevard Saint-Denis est devenue Strasbourg - Saint-Denis le 5 mai 1931 ;
• Marcadet est devenue Marcadet - Poissonniers le 25 août 1931 à la suite de la fusion avec la station Poissonniers de la ligne 12) ;
• Initialement, Montparnasse (qui desservait la gare Montparnasse) et Bienvenüe (qui s'appelait auparavant Avenue du Maine) étaient des stations séparées. Les deux stations sont réunies sous le nom de Montparnasse - Bienvenüe le 6 octobre 1942 ;
• Gare de l'Est a reçu le nom annexe Verdun le 21 juin 1953. Son nom complet est donc devenu Gare de l'Est - Verdun.

Sept stations de la ligne possèdent une décoration culturelle thématique originale[42]. Elles sont déposées pour la plupart en raison des travaux liés à l'automatisation.

• Barbès - Rochechouart présente dans des vitrines des documents sur l'occupation de Paris durant la Seconde Guerre mondiale, dont des extraits de journaux, des photos et une carte illustrant l'insurrection de Paris en août 1944.
• Réaumur - Sébastopol dispose d'une exposition interactive consacrée au conservatoire national des arts et métiers (CNAM) situé à proximité. Des écrans à cristaux liquides présentent des entrevues et courts-métrages sur l'enseignement du conservatoire.
• Château d'Eau possédait sur son tympan nord une fresque représentant la fontaine du Château d'eau érigée en 1811 sur la place du même nom (actuelle place de la République) à l'emplacement aujourd'hui occupé par le monument à la République.
• Odéon possède une vitrine sur le quai 2 en direction de Porte de Clignancourt consacrée à Danton. Elle expose un buste du révolutionnaire ainsi qu'une copie du décret proclamant la Première République en 1792.
• Saint-Germain-des-Prés est dotée d'une décoration évoquant l'histoire de la création littéraire dans le quartier. Des extraits d'œuvres littéraires sont projetés sur la voûte, la station étant dépourvue des habituels panneaux publicitaires. Des vitrines présentent des récits de jeunes talents de la littérature. Ces ornements ont été retirés en raison des travaux préparatoires à l'automatisation de la ligne qui comprennent entre autres la modernisation de certaines stations. En 2022, la station dispose de grandes lettres noires à la place des panneaux bleus normalisés.
• Montparnasse - Bienvenüe associe au nom du quartier qu'elle dessert celui du père du métro de Paris, Fulgence Bienvenüe. Elle a ainsi été naturellement choisie comme lieu d'exposition sur la technologie du réseau et l'histoire littéraire du métro en l'an 2000 lors de son centenaire. De nombreux extraits d'ouvrages citant le métro ornent en particulier le grand couloir de correspondance équipé de tapis roulants.
• Mairie de Montrouge accueille une œuvre artistique contemporaine d'Hugues Reip[43]. En outre, elle a la particularité d'être voûtée au niveau des quais contrairement à l'essentiel des stations édifiées ces dernières décennies.

• Mouton-Duvernet a été la première station rénovée durant les années 1970 avec du carrelage orange caractéristique d'une nouvelle décoration qui a rapidement été surnommée « style Mouton »[44]. Ce style disparaît progressivement des stations l'ayant reçu (dont Mouton-Duvernet elle-même) depuis les années 2000 au profit, à nouveau, du carrelage blanc biseauté, dans le cadre du programme « renouveau du métro ».

• Porte d’Orléans, ancien terminus de la ligne, possède un quai direction Porte de Clignancourt très large. Ceci est dû au comblement de la voie qui revenait de la boucle utilisée avant le prolongement vers Mairie de Montrouge.

Par ailleurs, deux stations possèdent une structure originale : la structure métallique de Cité et Saint-Michel a été montée sur la voirie et foncée dans le sol à leur construction. On accède aux stations par un puits elliptique également métallique. La station Cité présente la particularité d'être éclairée par des globes.

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  La fresque de la station Château d'Eau, disparue à l'occasion de l'automatisation.
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  La station Cité.
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  Buste de Danton à la station Odéon.
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  La station Saint-Germain-des-Prés avant modifications à l'occasion de l'automatisation.

Au début des années 2000, le système d'information des horaires des prochaines rames (SIEL) a été mis en place sur l'ensemble de la ligne. Les panneaux ont été changés début 2009 par des panneaux plus récents équipés de haut-parleurs indiquant les temps des prochains trains. La ligne 4 est une des rares lignes équipées de fosses anti-suicide entre les rails des stations et de barrières anti-franchissement entre les deux voies.

Le système SIEL a néanmoins été déposé provisoirement dans de nombreuses stations de la ligne du fait des travaux nécessaires à l'automatisation de la ligne.

Raccordement avec la ligne 12 à l'ouest de la station Vavin.

La ligne compte quatre raccordements avec le reste du réseau[45] :

• avec la ligne 2 entre les stations Barbès - Rochechouart et Gare du Nord sur la voie 1 direction Bagneux - Lucie Aubrac, en talon. Ce raccordement possède la particularité d'être, avec 750 m de long, le plus long raccordement du réseau. Il donne aussi accès, par rebroussement, à un raccordement vers la ligne 5 ;
• avec la ligne 10 entre les stations Odéon et Saint-Michel sur la voie 2 direction Porte de Clignancourt, en talon ; le raccordement s'effectue par une voie en impasse : le passage d'une ligne à l'autre impose un rebroussement ;
• avec la ligne 12 à l'entrée de la station Vavin sur la voie 1 direction Bagneux - Lucie Aubrac, en talon ;
• avec la ligne 6 à la sortie de la station Vavin sur la voie 1 direction Bagneux - Lucie Aubrac, en pointe et seul raccordement de la ligne permettant la circulation des rames sur pneumatiques.

Le matériel roulant de la ligne 4 est entretenu aux ateliers de Saint-Ouen, s'étendant sur une surface de 34 000 m² et ouverts en 1908. Ils sont raccordés sur l'arrière-gare du terminus et situés sur cette commune juste au nord de Porte de Clignancourt.

Un MP 59 et un MP 89 CC aux ateliers de Saint-Ouen, en 2009.

Ces ateliers assurent l'entretien courant des rames (AMT) mais également la maintenance lourde et la révision des matériels MF 77 des lignes 7, 8 et 13 ainsi que des véhicules auxiliaires. Ils sont par ailleurs spécialisés dans la révision des équipements électroniques de la totalité des matériels du réseau. En 2007, 60 agents y sont affectés à la maintenance des trains, 220 à la maintenance des équipements[46].

Un poste de visite (CDT) situé dans l'arrière gare de la station Bagneux - Lucie Aubrac permet de réaliser des opérations de maintenance légère et le dépannage de premier niveau. (Avant le prolongement de la ligne jusqu'à Mairie de Montrouge, cet atelier était situé sur le quai 2 direction Porte de Clignancourt de la station Porte d'Orléans.)

La maintenance lourde et la révision régulière (batteries, bobinages, peintures) du matériel de la ligne 4, comme de tous les matériels sur pneumatiques du réseau, se déroule aux ateliers de Fontenay. Ils sont situés dans le prolongement des voies de la ligne 1 au-delà du terminus Château de Vincennes. Ils se décomposent en deux entités distinctes : un atelier de maintenance pour les rames de la ligne 1 (AMT) et un atelier de révision de l'ensemble des rames sur pneumatiques du métro. L'ensemble qui occupe une surface totale d'environ 39 000 m² a été modernisé au début des années 1960 pour l'arrivée du matériel MP 59 ; puis les bâtiments ont été reconstruits pour l'arrivée du MP 89 durant les années 1990. Ces ateliers sont également reliés au réseau ferré national via les voies du RER A[47]. Trois cent trente agents sont affectés à cet atelier en 2007[46].

En 2022, le parcours complet de la ligne demande environ 36 minutes dans le sens nord-sud et 35 minutes dans l'autre sens, aux heures creuses. Comme sur toutes les principales lignes du métro de Paris, le premier départ a lieu de la tête de ligne à 5 h 30. Mais une première circulation a lieu dans le sens nord-sud au départ de Gare du Nord à 5 h 33 précédant de trois minutes la rame partie de Porte de Clignancourt à 5 h 30 ; de même, une première circulation a lieu dans le sens sud-nord au départ de Montparnasse - Bienvenüe à 5 h 33 également précédant de quatre minutes la rame partie de Bagneux - Lucie Aubrac à 5 h 30.

Le dernier départ a lieu à 0 h 43 en direction de Bagneux - Lucie Aubrac, à 0 h 42 en direction de Porte de Clignancourt et à 1 h 47 et respectivement vers Bagneux - Lucie Aubrac et Porte de Clignancourt dans les deux sens les nuits des vendredis aux samedis, des samedis aux dimanches et des veilles de fête aux jours de fête. L'intervalle moyen entre les rames est de deux à quatre minutes en journée, de cinq à sept minutes en extrême soirée, de six à huit minutes le dimanche matin et de dix minutes les nuits des vendredis aux samedis, des samedis aux dimanches et des veilles de fête aux jours de fête après 0 h 30 (après 1 h 15 les nuits des vendredis aux samedis)[48].

Vers 1930, la ligne 4 est équipée du matériel M4 dit « Sprague ». Ils ne sont remplacés qu'à la transformation de la ligne pour l'accueil du métro sur pneus, après avoir parcouru plus de trois millions de kilomètres.

Le remplacement se fait progressivement entre octobre 1966 et juillet 1967 par des trains MP 59. Lors de l'arrivée en 1997 des MP 89 sur la ligne 1, les MP 59 rénovés de la ligne 1 sont transférés sur la ligne 4, les MP 59 rénovés de la 4 étant transférés, quant à eux, sur la ligne 11, ce qui a eu pour conséquence de faire disparaître les derniers MP 55 de la ligne 11 fin 1998, début 1999 pour le dernier. Les autres MP 59 non rénovés sont réformés. Les rames MP 59 de la ligne 4 sont composées de six voitures (M-N-A-B-N-M). Le parc de la ligne est composé de quarante-sept rames en 2010.

L'automatisation de la ligne 1 à partir de 2011 étant accompagnée d'un nouveau matériel roulant, le MP 05, les MP 89 de cette ligne sont progressivement affectés à la ligne 4[49] : la première rame (CC01) est mise en service commercial le 23 mai 2011[50]. Les anciens MP 59 sont progressivement réformés au fur et à mesure du transfert des rames. Début février 2012, onze rames de type MP 89 sont en circulation sur la ligne 4[51].

Le 21 décembre 2012, les derniers MP 59 disparaissent complètement de la ligne[14], après 45 années d'utilisation sur cette ligne et 49 années depuis leur mise en service sur la ligne 1.

En 2016, il est décidé, à l'échéance 2018-2023, que les rames MP 89 CC iront à leur tour sur la ligne 6 et seront remplacées par trois matériels différents qui cohabiteront ensemble sur la ligne 4 : les MP 89 CA et les MP 05 venant de la ligne 14, ainsi que 20 nouveaux MP 14 en version six voitures[52] - [53] - [54]. Ces projets ont pris beaucoup de retard et en 2021, aucune circulation commerciale d'engins mutés n'avait encore eu lieu.

Finalement, le 12 septembre 2022, les quatre premières rames automatiques ont été mises en service[34]. Depuis, des MP 89 CA, MP 05 et MP 14 circulent sur la ligne[55] - [56], en même temps que les MP 89 CC.

Rame MP 14 CA de test (n^o 51), stationnée sur la voie de garage de la station Porte d'Orléans.

La station Gare du Nord.

On distingue deux catégories de personnel : les agents de station et les agents de conduite. Les agents de station ont pour mission de tenir la caisse, aider les clients sur les automates de vente, veiller à l'état des installations, effectuer le service après-vente des titres de tranpsorts, gérer les objets trouvés et assurer la sécurité des personnes et des biens[57]. Quelques agents sont par ailleurs détachés pour la durée du service afin d'assurer les relèves de caisses. Les agents de station doivent assurer, chaque année, des jours de contrôle des titres de transport[58]. Les conducteurs assurent la marche des rames[59]. Le service est assuré sur trois roulements de travail (matin, après-midi, nuit)[60].

La tarification de la ligne est identique à celle en vigueur sur tout le réseau du métro. La ligne est accessible avec les mêmes abonnements, comme ceux pouvant être chargés sur une carte Navigo. Un ticket t+ permet un trajet simple, quelle que soit la distance, avec une ou plusieurs correspondances possibles avec les autres lignes de métro ainsi que le RER, mais uniquement dans Paris intra-muros pour ce dernier.

Le financement du fonctionnement de la ligne (entretien, matériel et charges de personnel) est assuré par la RATP. Cependant, les tarifs des billets et abonnements sont limités par choix politique et leur montant ne couvre pas les frais réels de transport. Le manque à gagner est compensé par l'autorité organisatrice, Île-de-France Mobilités, présidée depuis 2005 par le président du conseil régional d'Île-de-France et composé d'élus locaux. Elle définit les conditions générales d'exploitation, ainsi que la durée et la fréquence des services. L'équilibre financier du fonctionnement est assuré par une dotation globale annuelle aux transporteurs de la région grâce au versement mobilité payé par les entreprises et aux contributions des collectivités publiques[61].

La ligne 4 a été un temps la ligne la plus chargée du réseau parisien, jusqu'à ce que la ligne 1 la dépasse à partir de 1997. De 1992 à 2004, le trafic est en augmentation de 3,7 %, ce qui ne place la ligne qu'en neuvième position en termes de croissance sur le réseau (hors ligne 14). Cette faible croissance s'explique, pour la ligne 4 elle-même ou globalement pour le réseau du métro, en partie par d'importants reculs de fréquentation lors des mises en service du RER B à Saint-Michel - Notre-Dame en 1988, du RER D en 1995 ainsi que du RER E en 1999.

Les stations les plus fréquentées desservies par la ligne sont par ordre décroissant (en trafic annuel, toutes lignes incluses) : Gare du Nord (36,49 millions de voyageurs), Montparnasse - Bienvenüe (29,46 millions), Gare de l'Est (15,66 millions), Châtelet (12,84 millions), Les Halles (12,63 millions), Barbès — Rochechouart (9,14 millions), Strasbourg — Saint-Denis (8,76 millions)[65]. En 1998, le trafic quotidien atteint 463 974 voyageurs en moyenne chaque jour ouvré, 361 313 le samedi et 209 955 le dimanche[66]. En 2003, le trafic annuel atteint 137 939 350 voyageurs, avec un trafic quotidien de 458 148 voyageurs en moyenne chaque jour ouvré, 374 501 le samedi et 241 681 le dimanche[67]. En 2009, le trafic annuel est de 172 millions de voyageurs, soit 24,5 % d'augmentation en six ans. Le trafic d'un jour ouvré normal atteint 674 000 voyageurs en 2010[68], 676 000 en 2011[51] et 740 000 en 2012[69].

En mars 2018, avant même l'inauguration du prolongement de la ligne jusqu'à Bagneux, le maire de la commune a émis l'idée de prolonger la ligne 4 au delà, jusqu'à la gare de Robinson. Cette extension qui passerait par Bourg-la-Reine pourrait permettre de remédier à la saturation du RER B dans sa partie sud. Une lettre a été envoyée le 22 mars 2018 à Valérie Pécresse, présidente du conseil régional d'Île-de-France, par les maires de Bagneux et des communes limitrophes, afin d'engager des études[31] - [70].

Il est à présent envisagé un tracé en partie souterrain, en partie en aérien (le long des voies du RER B à partir de la rue du Port Galand) qui relierait l’actuel terminus (station Lucie Aubrac) à la gare RER de Bourg-la-Reine. Ensuite la ligne emprunterait l’actuel tronçon du RER B entre Bourg-la-Reine et Robinson, ce qui exige d’en modifier les aménagements et les stations pour les convertir aux caractéristiques du métro. Cette section du RER B transformée en métro serait prolongée par un tunnel sous l'avenue Roger-Salengro jusqu’à la station « Théâtre La Piscine » du tramway T10 à Châtenay-Malabry[71].

Un prolongement de la ligne jusqu'à Mairie de Saint-Ouen (correspondance avec les lignes 13 et 14), puis jusqu'aux docks de Saint-Ouen était inscrit à la phase 1 (horizon 2007-2013) du projet de schéma directeur de la région Île-de-France (SDRIF), adopté par délibération du conseil régional d'Île-de-France le 25 septembre 2008, mais jamais rendu exécutoire[72].

Cette extension a fait partie des solutions étudiées en 2009 par le STIF pour désaturer la ligne 13. Cependant le schéma de principe relatif à la désaturation de la ligne 13 publié en 2011 a estimé qu'un prolongement de la ligne 4 vers Saint-Ouen, bien qu'attractif pour les Audoniens désirant rejoindre Paris, n'aurait eu qu'un effet marginal sur la ligne 13, en plus d'être limité à la seule branche en direction de Saint-Denis. C'est donc le prolongement de la ligne 14 jusqu'à Mairie de Saint-Ouen qui lui a finalement été préféré[73].

Le projet, qui ne fait l'objet d'aucune étude détaillée, ni d'un plan de financement, n'est plus inscrit dans le SDRIF adopté par le conseil régional d'Île-de-France le 18 octobre 2013 et approuvé par décret après avis du Conseil d'État le 27 décembre 2013[74].

• A. Dumas, « Le métropolitain de Paris. Situation des nouvelles lignes projetées et état des travaux des lignes en cours d'exécution », dans Le Génie civil, 21 avril 1906, tome XLVIII, n^o 25, n^o 1245, p. 409, planche XXV, planche XXVI
• (en) Jean Robert, Notre Métro, Paris, éd. Jean Robert, 1983, 2^e éd., 511 p.
• Henri Zuber et al., Le patrimoine de la RATP, Charenton-le-Pont, Flohic éditions, 1996, 400 p. (ISBN 978-2-842-34007-0, OCLC 36719141).
• Jean Tricoire, Un siècle de métro en 14 lignes. De Bienvenüe à Météor, Éditions La Vie du Rail, 351 p. [détail des éditions] (ISBN 978-2-902-80887-8, OCLC 42933803).
• Clive Lamming, Métro insolite : promenades curieuses, lignes oubliées, stations fantômes, métros imaginaires, rames en tous genres, 173 p. [détail des éditions] (ISBN 978-2-840-96190-1, OCLC 47743514).
• Gaston Jacobs, Le métro de Paris : un siècle de matériel roulant, Paris, Vie du rail, 2001, 223 p. (ISBN 978-2-902-80897-7, OCLC 422048868).
• Roger-Henri Guerrand, L'aventure du métropolitain, Paris, Éditions La Découverte, 1986, 190 p. (ISBN 978-2-707-11642-0, OCLC 319765831).
• Sous la direction de François Gasnault et Henri Zuber : Métro-Cité : le chemin de fer métropolitain à la conquête de Paris, 1871-1945, édité par les musées de la ville de Paris, Paris, 1997, 191 p. (ISBN 2-87900-374-1)
• Jean Tricoire, Le métro de Paris : 1899-1911 : images de la construction, Paris Arles, Paris-Musées RATP Diff. Actes sud, 1999, 215 p. (ISBN 978-2-879-00481-5, OCLC 42933473).

• Métro de Paris
• Liste des stations du métro de Paris
• Aménagement des stations du métro de Paris