但整个胶卷还是被全部读取并发回。该探测器获得了1967年5月11日至26日的摄影数据，并于1967年6月1日被读取。而后，探测器进一步降低高度，为后续的月球轨道器5号收集轨道数据。月球轨道4号总共拍摄了419帧高分辨率和127帧中等分辨率照片，涵盖月球正面99%的区域，图像宽度从58米到134米(190英尺到440英尺)。在整个任务期间，所有其他的实验都获得了精确的数据。 辐射数据显示由于太阳能粒子所产生的低能质子使月表辐射量有所升高。该探测器一直在运行中，直至其轨道自然衰减下降，于1967年10月31