4 pułk lotniczy został sformowany w maju 1924 na lotnisku w Toruniu[2]. Swój rodowód wywodził z Toruńskiej Szkoły Obserwatorów Lotniczych.
Na przełomie 1923 i 1924 zmieniła się koncepcja szkolenia pilotów i obserwatorów. Przeważyły tendencje unifikacyjne polegające na postawieniu na wszechstronność szkolonego personelu lotniczego. Postanowiono przebudować istniejący system szkolenia i częściowo zlikwidować istniejące szkoły różnego typu. Decyzją likwidacji objęto między innymi Toruńską Szkołę Obserwatorów, a na jej miejsce stworzono 4 pułk lotniczy. Pierwszym dowódcą został dotychczasowy komendant szkoły płk pil. Roman Florer.
Organizacja pułku przebiegała przez cały rok 1924. Planowano wówczas utworzyć dwa dywizjony wywiadowcze po dwie eskadry każdy[3] (miały to być 41, 42, 43 i 44 eskadra). Z powodu braku sprzętu eskadry otrzymały pozostałe po Szkole samoloty różnych typów, a pierwszy personel wywodził się z instruktorów szkoły.
25 czerwca 1924 roku w Centralnej Szkole Strzelniczej w Toruniu zostało przeprowadzone pierwsze w Polsce strzelanie przeciwlotnicze do celu rzeczywistego. Rękaw ciągniony był na 300 m linie za samolotem pilotowanym przez sierż. Jana Krajewskiego z 4 Pułku Lotniczego (obserwatorem był por. Jan II Wajda). Cel zwalczały obsługi karabinów maszynowych[4]. Obaj członkowie załogi tego samolotu zginęli w późniejszym czasie śmiercią lotnika: porucznik obserwator Jan Wajda 27 października 1924 roku w Biedrusku, natomiast starszy sierżant pilot Jan Krajewski 24 lutego 1927.
Na wiosnę 1925 pułk otrzymał nowe samoloty Potez XXV[5]. W 1926 nastąpiły kolejne zmiany w organizacji pułku. Utworzona została 116 eskadra myśliwska, którą wkrótce przemianowano na 142 eskadrę. Dotychczasowa 44 eskadra została przemianowana najpierw na 115 eskadrę myśliwską, a wkrótce na 141 eskadrę myśliwską. 43 Eskadrę została rozwiązana. Nastąpiła także wymiana samolotów. Eskadry obserwacyjne (liniowe) uzupełniono nowymi Potezami XXV i XXVII, a eskadrę myśliwską wyposażono w samoloty Blériot-SPAD S.61C1. W latach 1926–1930 nastąpiła rozbudowa garnizonu lotniczego w Toruniu będącego główną siedzibą pułku, aż do 1939.
Wiosną 1929 pułk został włączony w skład 2 Grupy Aeronautycznej. Dwa lata później, po likwidacji 2 Grupy Aeronautycznej, pułk został podporządkowany dowódcy 1 Grupy Aeronautycznej. Z dniem 1 stycznia 1936 pułk został włączony do składu 3 Grupy Aeronautycznej, która w tym samym roku została przemianowana na 3 Grupę Lotniczą. W składzie 3 Grupy Lotniczej pozostał do 1939.
Wiosną 1939 Sztab Lotniczy, w oparciu o wytyczne gen. bryg. Józefa Zająca, zmodyfikował założenia planu rozbudowy lotnictwa wojskowego, zatwierdzonego w 1937 przez Komitet do Spraw Uzbrojenia i Sprzętu. Zgodnie z nowymi założeniami organizacja 4 pułku lotniczego w dniu 1 kwietnia 1942 miała wyglądać następująco:
jedna eskadra rozpoznawcza a. 10 samolotów PZL-46 „Sum”,
jeden dywizjon obserwacyjny a. dwie eskadry – 21 samolotów LWS-3 „Mewa”,
jeden dywizjon myśliwski a. dwie eskadry – 22 samoloty nieustalonego typu, prawdopodobnie PZL-50 „Jastrząb”, PZL-45 „Sokół”, francuskie Morane-Saulnier MC-406, brytyjskie Hawker „Hurricane” lub inne[6].
W sierpniu 1939 przeprowadzona została mobilizacja alarmowa. W jej wyniku istniejące eskadry lotnicze uzupełnione zostały do etatów wojennych, zorganizowane zostały pododdziały służb i baza lotnicza. Po zakończeniu mobilizacji 4 pułk lotniczy został zlikwidowany.
Pododdziały wystawione przez 4 pułk lotniczy w mobilizacji alarmowej 1939:
pluton półstały artylerii przeciwlotniczej 40 mm nr 881 – por. obs. L. Kozłowski[a]
pluton półstały artylerii przeciwlotniczej 40 mm nr 882 – por. kpt. obs. W. Malinowski
81 stacja meteorologiczna
166 samodzielny patrol meteorologiczny
4 pododdział portowy
1 ruchomy park lotniczy
Baza Lotnicza nr 4 – mjr Adam Sheybal (dowództwo, kwatermistrzostwo, kompania wartownicza, dywizjon szkolny [eskadra szkolna i eskadra treningowa], eskadra zapasowa, oddział portowy z kompanią portowa, 2 parki lotnicze)
Odznaka zatwierdzona została w Dzienniku Rozkazów MSWojsk. nr 3, poz. 18 z 26 marca 1934.
Jednoczęściową odznakę o wymiarach 44×41 mm, a wykonaną w srebrze stanowi stylizowany srebrny krzyż. W jego centrum znajduje się wizerunek gryfa pomorskiego. Na ramionach krzyża wpisano numer i inicjały 4 PL.
Na rewersie próba srebra i imiennik grawera WG. Odznaki wykonywał Wiktor Gontarczyk z Warszawy[14].
Jerzy Pawlak: Polskie eskadry w latach 1918-1939. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1989. ISBN 83-206-0760-4.
Zdzisław Sawicki, Adam Wielechowski: Odznaki Wojska Polskiego 1918-1945: Katalog Zbioru Falerystycznego: Wojsko Polskie 1918–1939: Polskie Siły Zbrojne na Zachodzie. Warszawa: Pantera Books, 2007. ISBN 978-83-204-3299-2.
Kazimierz Sławiński: Lotnisko toruńskie 1920-1945. T. 20. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1983, seria: Biblioteczka Skrzydlatej Polski. ISBN 83-206-0378-1.
Ku Czci Poległych Lotników Księga Pamiątkowa. Marian Romeyko (red.). Warszawa: Wydawnictwo Komitetu Budowy Pomnika Poległych Lotników, 1933.