Школа открыта 1 сентября 1954 года. Своего здания не было, временно занимались в помещении №3. Было открыто 9 классов, в которых обучалось 274 ученика.
Ярким солнечным днём 1 сентября 1955 г. состоялось открытие нового здания школы по улице Кирова, 3 (сегодня – Волынца,3). В новом здании было 11 классных помещений, количество классов-комплектов сразу увеличилось до 17, с количеством учеников – 496 человек. Первый выпуск школа совершила в 1956г., тогда 10 классов закончило 25 человек.
Первым директором школы была Лямина Ольга Алексеевна. Затем директора менялись: с 1 января по 31 августа 1955г. директором была Бурш Галина Александровна, с 1 сентября 1955г. по 1959г. – Желобинский Борис Леонтьевич.
1959-1960г. – Клецкова Мария Петровна
1960-1972г. - школу возглавил участник партизанского движения в годы ВОВ Данилочкин Петр Михайлович (автор книги «Зарево над Вилией»)
1973-1979г. - Морозова Анна Федоровна
1979-1982г. – Бурдыко Александр Михайлович
В 1982г. строители города сделали новый подарок ученикам и учителям школы: 1 сентября стала действовать пристройка к школе на 540 мест. В 1982г. пришёл в школу и новый директор Куханчик Виктор Фомич, который возглавлял учреждение до 2017г.
В 1989 г. были открыты классы с художественным уклоном.
В 1993 г. состоялось открытие классов с углубленным изучением иностранного языка.
С 1994 г. в школе созданы профильные классы с повышенным уровнем изучения отдельных предметов.
С 2005 г. по 2009г. учреждение образования имело статус школы с художественным уклоном.
С 2009г. школа получила новое название «Молодечненская общеобразовательная школа №4», а с 2011г. - «Молодечненская средняя школа №4».
С 2017г. по настоящее время директором школы является Филипович Владимир Михайлович.