Vývoj R-4 začal v roce 1959 a původně byla označená jako K-80 nebo R-80. Do služby vstoupila kolem roku 1963 spolu s letouny Tu-128. Stejně jako mnoho sovětských zbraní byla vyráběna jak ve verzi s poloaktivním radarovým naváděním (R-4R), tak s infračerveným naváděním (R-4T). Standardní sovětskou doktrínou bylo pálit ze zbraní v párech SARH/IR, aby se zvýšila šance na zásah. Výška cíle byla od 8 do 21 km. Pro pomalu stoupající Tu-128 bylo důležité, že střela mohla být odpálena i z 8 km pod cílem.
V roce 1973 byla zbraň modernizována na standard R-4MR (SARH)/MT (IR) s nižší minimální nadmořskou výškou cíle (0,5–1 km),[1] zlepšeným výkonem vyhledávače a kompatibilitou s modernizovaným radarem RP-SM Směrč-M.
R-4 přežila v omezené službě až do roku 1990, kdy odešla ze služby spolu s posledním letounem Tu-128.
↑Russia's Super-Sized Tu-128 Fighter: The Supersonic B-52 Killer [online]. April 2017. Dostupné online.Je zde použita šablona {{Cite web}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
