八路军第四纵队是在1938年5月成立的，解散于1939年2月。该纵队由邓华率领晋察冀军区独立一师第三团（老三团一部）组成，他们从涞源县出发，开辟了平西抗日根据地。

1938年5月，八路军为执行中共中央关于开展冀东敌后游击战争，创建以雾灵山为中心的抗日根据地的战略任务，以第120师雁北支队和晋察冀军区的1个支队，于平西（今北京以西）斋堂、杜家庄地区合编为第4纵队，宋时轮任司令员，邓华任政治委员，李钟奇任参谋长，伍晋南任政治部主任。辖第11、第12支队和独立营、骑兵大队，共5000余人。

第四纵队兵分两路挺进冀东。一路由司令员宋时轮、政治部主任伍晋南率领第12支队过居庸关，经昌平区、延庆区、怀柔区、密云区，向冀东开进。另一路由政委邓华、参谋长李钟奇率领第11支队经康庄镇、延庆，连破永宁镇、四海等日伪军据点，进入怀柔、兴隆，也向冀东前进。

途中，由伍晋南率领的第36大队及骑兵大队、独立营留在平北开辟根据地，以策应开赴冀东的第四纵队后方安全，控制平西与冀东的交通联系。伍晋南率领部队从青龙桥附近过京包铁路，经永宁、千家店镇。在千家店，攻占了伪满公所。

1939年2月，根据中共中央指示，以八路军第四纵队为基础，在平西组成冀热察挺进军，萧克任司令员，程世才任参谋长，伍晋南任政治部主任。挺进军成立后，提出了“巩固平西、坚持冀东、开辟平北，创建冀热察抗日根据地”的“三位一体”战略任务，坚持敌后抗日游击战。挺进军像一把尖刀插在敌人的心腹部位，直接威胁着日伪在华北地区、热河的统治。

抗日战争时期，八路军先后组建过2个第4纵队：1938年5月，八路军为执行中共中央关于开展冀东敌后游击战争，创建以雾灵山为中心的抗日根据地的战略任务，以第120师雁北支队和晋察冀军区的1个支队，于平西（今北京以西）斋堂、杜家庄地区合编为第4纵队，宋时轮任司令员，邓华任政治委员，李钟奇任参谋长。辖第11、第12支队和独立营、骑兵大队，共5000余人。6月8日，第4纵队由平西出发，取道平北，向冀东挺进，沿途连克昌平区、延庆区、永宁镇、四海等城镇。随后，第4纵队留下第12支队第36大队和骑兵大队在平北坚持游击战争，主力继续东进，17日占领兴隆，21日进抵蓟州以北的将军关、靠山集、下营地区。7月，第4纵队主力配合中共冀热（热，热河省，今分属辽宁省、河北省、内蒙古自治区）边特委发动和领导了冀东20余县及开滦煤矿共20余万人的武装暴动，建立了约10万人的抗日武装，先后攻克了平谷区、县、迁安、玉田、乐亭、卢龙等县城，控制了冀东广大地区，并建立了抗日民主政权。8月中旬，纵队指挥机关一部和冀东暴动武装主力于遵化县铁厂镇会师。此时，日军对冀东地区开始进行“讨伐”。为统一领导冀东的抗日游击战争，第4纵队和冀热边特委及暴动武装的领导干部于8月下旬在铁厂召开会议，决定成立冀察热宁军区，由宋时轮、邓华分任正、副司令员。会后，第4纵队主力分别向都山和兴隆山地区进军，因受到日伪军阻击而分别退至滦河以西和白河以西地区。10月，第4纵队和冀东人民抗日武装留少数部队坚持冀东抗日游击战争，大部转移平西整训。在西移途中，由于日伪军的围追截击，冀东人民抗日武装遭受较大损失，一部返回冀东，一部随第4纵队撤至平西根据地。

1939年2月，遵照中共中央指示，以第4纵队为基础，在平西地区成立冀热察挺进军，萧克任司令员，并组成军政委员会，统一指挥平西、平北和冀东的抗日游击战争。第4纵队番号即行撤销。