С началом производства DB4 компания Aston Martin вышла на другой уровень, предоставив своим клиентам совершенно новый автомобиль класса GT. Несомненно, Aston Martin DB4 был самым красивым британским спорткаром 50-х гг., а по характеристикам и комфорту не уступал продукции Ferrari и Maserati. Благодаря удачному сочетанию итальянского стиля и технических разработок инженеров Aston Martin эта машина стала самой успешной на тот момент моделью марки и принесла ей всемирную известность.

Aston Martin DB4 создавался с 1956 г., параллельно с выпуском предыдущей модели DB Mk III. Шасси спроектировал Гарольд Бич под руководством Джона Уайера, а 3.7-литровый рядный 6-цилиндровый двигатель - Тадек Марек. Конструкция силового агрегата была такой же, как у его предшественника - 2.9-литрового мотора Lagonda, но увеличенный блок цилиндров изготавливался полностью из алюминия. Мощность 240 л.с. обеспечивали два верхних распределительных вала и два карбюратора SU HD8. В 1957 г. этот двигатель был протестирован на гоночном Aston Martin DBR2.

Передняя подвеска автомобиля была независимой и состояла из поперечных рычагов, винтовых пружин и телескопических амортизаторов, а в устройстве зависимой задней подвески использовались продольные рычаги, параллелограмм Уатта и пружины с рычажными амортизаторами. На всех колёсах устанавливались дисковые тормоза Dunlop, позже заменённые на Girling. Aston Martin DB4 имел реечное рулевое управление и 4-ступенчатую механическую коробку передач, доступную в варианте с овердрайвом.

Кузов автомобиля был разработан итальянской фирмой Carrozzeria Touring по собственной технологии Superleggera и производился в Милане. Алюминиевые панели устанавливались на пространственный каркас из стальных труб, прикреплённый к раме из штампованной стали. Такая конструкция была очень лёгкой и позволяла машине разгоняться с 0 до 96 км/ч менее чем за 9 с. и достигать 225 км/ч. Расход топлива составлял 16 л на 100 км.

Элегантный спортивный дизайн DB4 продолжил основную тенденцию, сформировавшуюся в предыдущих моделях Aston Martin, но в то же время имел много общего со стилем Maserati 3500GT, также оформленным ателье Touring. Такие элементы, как решётка радиатора, крыша типа фастбэк и вертикальные задние фары уже применялись ранее на DB Mk III, зато на DB4 впервые появились воздухозаборник на капоте и два боковых вентиляционных отверстия, разделённые надвое хромированной полосой. Четырёхместный салон оборудовался панелью приборов от Aston Martin DB Mk III и сиденьями, обшитыми кожей Conolli.

Aston Martin DB4 дебютировал в 1958 г. на Лондонском автосалоне и выпускался с 1958 по 1963 гг. на новом заводе в Ньюпорт-Пагнелл. Принято выделять пять серий этой модели, потому что за годы производства она получала незначительные изменения: рамки на боковых окнах, увеличенный масляный картер, плоский воздухозаборник на капоте, решётку радиатора с горизонтальными жалюзи и тройные круглые фонари сзади. В общей сложности было построено 1205 автомобилей, из них 1040 стандартных купе, 70 кабриолетов и 95 единиц модификации GT.

Ровно через год после дебюта Aston Martin DB4 на Лондонском автосалоне 1959 г. была представлена его гоночная версия - DB4 GT. Этот автомобиль с укороченной колёсной базой и ещё более лёгким кузовом разрабатывался для того, чтобы составить конкуренцию Ferrari 250 GT. С целью снижения веса автомобиль был лишён задних сидений, хотя отделка салона по-прежнему оставалась роскошной. Внешне DB4 GT отличался утопленными передними фарами с прозрачными плексигласовыми крышками, увеличенным воздухозаборником на капоте, отсутствием рамок на боковых окнах и дополнительными отверстиями под передним бампером. Такой дизайн сохранился на последующих моделях Aston Martin до 1969 г.

Мощность 3.7-литрового двигателя была повышена до 302 л.с. за счёт установки трёх двухкамерных карбюраторов Weber и двух свечей зажигания на цилиндр, а также увеличения степени сжатия до 9.0:1. Автомобиль оснащался двойным сцеплением, дифференциалом Salisbury Power-Lok, дисковыми тормозами Girling, спицованными колёсами Borrani, улучшенной системой охлаждения и бензобаком большего объёма. Несмотря на снижение массы всего на 50 кг, максимальная скорость DB4 GT достигала 250 км/ч, а время разгона до 96 км/ч - 6.2 с.

Самая лёгкая модификация Aston Martin DB4 называлась DB4 GT Lightweight. Она предназначалась исключительно для гонок, поэтому салон был освобождён от всего лишнего, включая дорогую отделку, радио, динамики, обогреватель и часы. Бамперы и другие хромированные детали также отсутствовали, а некоторые панели кузова и внутренние покрытия были сделаны из алюминиевого сплава.

Вскоре после презентации на автосалоне в Лондоне Aston Martin DB4 GT отправился в Сильверстоун, где под управлением Стирлинга Мосса занял первое место в своём классе в BRDC International Trophy. Однако показанные им результаты явно не соответствовали возложенным на него надеждам, несмотря на превосходство над Ferrari 250 GT с длинной колёсной базой. Последующие соревнования не принесли успеха, и к концу сезона стало ясно, что Aston Martin DB4 GT не сможет победить новую Ferrari 250 GT SWB. С 1959 по 1963 гг. компания выпустила 75 экземпляров DB4 GT, плюс 19 машин с кузовом от Zagato.

В 2017 г. компания начала продавать заводскую реплику автомобиля под названием Aston Martin DB4 GT Continuation. Она практически идентична оригиналу, за исключением увеличенного до 4211 см3 рядного 6-цилиндрового двигателя мощностью 340 л.с., независимой задней подвески, трубчатого каркаса безопасности и современных сидений. Серия ограничена 25-ю экземплярами по цене $1.9 млн. каждый.

Последняя попытка сделать из Aston Martin DB4 гоночный автомобиль была предпринята в 1960 г. Джон Уайер обратился к итальянской фирме Zagato, известной своими облегчёнными алюминиевыми кузовами. Дизайнер Эрколе Спада изменил внешний вид автомобиля и убрал все лишние детали, в том числе и бамперы. Кузов был выполнен в характерном для Zagato аэродинамическом стиле с обтекаемой крышей и выступающими задними крыльями. Воздухозаборник на капоте был заменён двумя выпуклостями, а все стёкла и колпаки на фарах делались из пластика. Модифицированный 3.7-литровый 6-цилиндровый двигатель развивал 314 л.с.

Aston Martin DB4 GTZ был показан на Лондонском автосалоне 1960 г. В следующем году компания запустила его на гоночную трассу с намерением обогнать Ferrari 250 GT, но автомобиль снова не оправдал ожиданий. Из-за низкой жёсткости кузова и плохой управляемости DB4 GTZ не добился победы над Ferrari. Из тех машин, которые участвовали в Ле-Мане в 1961 и 1962 гг., ни одна не дошла до финиша.

Изначально было подготовлено 25 шасси, но продать удалось только 19 экземпляров DB4 GT с кузовом Zagato, в том числе 4 дорожных машины. Популярность модели значительно возросла в 80-х гг., но уже среди коллекционеров, готовых заплатить за неё более $1 млн. Тогда компания Aston Martin использовала оставшиеся шасси, чтобы построить 4 автомобиля, известные как DB4 GTZ Sanction II, с более мощным 4.2-литровым двигателем, но полностью оригинальным дизайном. Ещё два шасси были завершены в 2000 г., оборудованные аналогичным кузовом по лицензии Zagato и обозначенные как Sanction III. 

Модификация Vantage была промежуточной между стандартным DB4 и гоночным DB4 GT. Она имела длинную колёсную базу и четырёхместный салон, но оснащалась более мощным двигателем с тремя карбюраторами SU, который развивал 266 л.с. По закрытым фарам её легко спутать со следующей моделью Aston Martin DB5. Слово "Vantage" уже использовалось в 1950-1953 гг. для обозначения высокопроизводительной версии Aston Martin DB2. Из 136 проданных экземпляров Aston Martin DB4 Vantage 14 ед. комплектовались мотором от DB4 GT и были известны как DB4 Vantage GT. 

Версия кабриолет появилась только в 1961 г. и выпускалась в III, IV и V сериях DB4. Как внешне, так и внутри она ничем не отличалась от купе, кроме мягкого складного верха вместо твёрдой крыши фастбэк. Из 70-ти построенных экземпляров 22 получили двигатель Vantage мощностью 266 л.с.

Одно из шасси Aston Martin DB4 GT в 1960 г. было направлено в ателье Bertone. На этой фирме работал знаменитый впоследствии дизайнер Джорджетто Джуджаро, которому и поручили построить кузов для автомобиля. Эксклюзивный DB4 GT Jet был создан за несколько недель и представлен на Женевском автосалоне 1961 г. Своим дизайном машина напоминала Ferrari 250 GT SWB от Bertone, тоже изготовленную в единственном экземпляре. Кузов DB4 GT Jet был сделан из стали и весил на 90 кг тяжелее стандартного алюминиевого корпуса.