Hywel Dda University Health Board höll ett offentligt möte i Llanelli på torsdag och kom överens om att minskningen skulle göras med "omedelbar effekt".
Det innebär att den pediatriska ambulatoriska vårdenheten (PACU) på Witybush Hospital kommer att vara öppen från 10:00 GMT till 18:00 i stället för 10:00 till 22:00.
Hälsostyrelsen sa att den hade haft rekryteringsproblem.
Flyttningen innebär att sjuka barn som kräver bedömning efter den nya stängningstiden kommer att hänvisas eller förflyttas med ambulans till Glangwili sjukhus i Carmarthen.
Alyson Thomas, som talade på hälsorådets vägnar, sade: " Det är oerhört nedslående att folket i Pembrokeshire nu befinner sig i denna situation.
"Vi är bekymrade över hälsostyrelsens hantering av situationen."
Hälsostyrelsens medicinska direktör, Dr Philip Kloer, berättade mötet att det hade varit "svårigheter under en tid" med rekryteringen av pediatriska konsulter.
"De åtgärder som vidtagits för att ta itu med rekryteringen under mitten av året var inte så framgångsrika som man hoppats", sade han.
Hälsostyrelsens ordförande Bernadine Rees sade att rekommendationen accepterades med ett "tungt hjärta", men att det gjordes på en "interim" grund i säkerhetens intresse.
Plaid Cymru AM Simon Thomas sade en "ytterligare minskning av tjänster" lämnade honom "mycket bekymrad över den långsiktiga säkerheten vid Witybush".
"Som förälder skulle jag inte ha förtroende för denna tjänst", sade han.
"Jag ber kabinettssekreteraren för hälsa att agera för folket i Pembrokeshire."
Den walesiska regeringen sade flytten var så hälsostyrelsen kunde ge en säker och pålitlig service.
"Det som skulle vara oacceptabelt är för hälsostyrelsen att driva en tjänst de vet är osäker", sade en taleskvinna.
"Det är viktigt att notera att Royal College of Paediats and Child Healths granskning från november 2015 kom fram till att det skulle vara "ingen klinisk mening" att återgå till den tidigare 24/7 pediatriska servicemodellen."
Labour AM Eluned Morgan sade: " Bristen på tidiga åtgärder har inneburit att styrelseledamöterna inte har haft något annat val än att skära PACU med fyra timmar varje dag.
"Jag är uppmuntrad att styrelsen har lyssnat på min oro över att ta en mer seriös och fokuserad strategi för att hantera denna tjänst på lång sikt.
"De har försäkrat sig om att de kommer att arbeta hårt för att återgälda 12 timmars tjänst för familjer i Pembrokeshire."
Planer på att tillfälligt minska öppettiderna för en barnomsorgsavdelning i Pembrokeshire har lagts fram.