Pioneer 4 hadde en vellykkede oppskyting og nådde hovedmålet sitt: en kurs fra jorden til månen. Sonden sendte tilbake strålingsdata og ga en verdfull øvelse i sporing. Den 4. mars 1959 passerte Pioneer 4 innenfor 60 000 km fra månen og videre inn i en solbane. Sonden hadde fotomålere som skulle gå av ved en avstand på 30&ns;000 kilometer eller mindre fra månen; men disse gikk ikke av på grunn den store passeringsavstanden.