AlphaGo đấu với Lee Sedol
Các ván > Ván thứ tư

Lee (trắng) thắng ván thứ tư. Theo Demis Hassabis của DeepMind, AlphaGo đã phạm phải một lỗi sai ở nước thứ 79, lúc đó nó đã ước tính có một cơ hội 70% để giành chiến thắng. Tại nước thứ 87, chỉ số ước tính của chương trình đột nhiên giảm mạnh. David Ormerod mô tả đặc trưng của các nước đi từ 87 tới 101 như điển hình của những lỗi của các phần mềm dựa trên Monte Carlo.
Lee chọn chơi một loại chiến lược cực đoan, được biết với tên gọi amashi, để đáp trả sở thích rõ ràng của AlphaGo cho Sōba Go (cố gắng giành chiến thắng bằng nhiều lợi thế nhỏ khi có cơ hội), chiếm lấy lãnh thổ ở biên thay vì trung tâm. Bằng cách này, mục đích rõ ràng của anh là để buộc ván đấu bước vào một dạng tình huống "được ăn cả ngã về không" đặc trưng — một điểm yếu khả thi đối với một đối thủ mạnh ở các cách chơi đổi quân, và một trong số đó có thể khiến năng lực quyết định lợi thế ít ỏi của AlphaGo không thích hợp nếu xét trên tổng thể.
11 nước đi đầu tiên cũng giống như ván đấu thứ hai, khi Lee cũng cầm quân trắng. Trong khai cuộc, Lee tập trung vào việc chiếm lãnh thổ ở các cạnh và góc của bàn cờ, cho phép AlphaGo đạt được ảnh hưởng ở phía trên và trung tâm bàn cờ. Lee sau đó xâm chiếm khu vực ảnh hưởng của AlphaGo ở phía trên với các nước từ 40 tới 48, tiếp nối sau đó với chiến lược amashi. AlphaGo phản ứng với một nước đâm vai tại nước thứ 47, sau đó hy sinh bốn quân ở vị trí khác, và giành được thế chủ động với những nước từ 47 tới 53 và 69. Lee thử AlphaGo bằng những nước từ 72 tới 76 mà không phạm sai lầm, và tại thời điểm này của ván đấu, các nhà bình luận bắt đầu cảm thấy một khả năng thua cuộc dành cho Lee. Tuy nhiên, một nước đi quân trắng ở nước thứ 78, được mô tả là "một tesuji sáng chói", cũng như một nước mạnh mẽ tiếp theo của quân trắng tại nước thứ 82 đã hoàn toàn làm đảo chiều ván đấu. Nước đi này đã phát triển một vùng đệm cho quân trắng ở trung tâm và làm tăng độ phức tạp của ván đấu. Phản ứng ban đầu của AlphaGo ở các nước thứ 83 tới 85 là thích hợp, nhưng tình hình sau đó khiêu khích AlphaGo thực hiện các nước đi rất tệ để đáp trả từ nước thứ 87 tới 101. Lee vượt lên dẫn trước với nước thứ 92, và An Younggil mô tả nước thứ 105 của quân đen như nước thua cuộc cuối cùng. Mặc dù có chiến thuật tốt trong quá trình thực hiện các nước đi từ 131 tới 141, AlphaGo cho thấy việc không thể cứu vãn trong thu quan và chịu thua. Sự chịu đầu hàng của AlphaGo đã được kích hoạt khi nó đánh giá cơ hội của mình để chiến thắng ít hơn 20%; tính năng này được thiết kế để phù hợp với quyết định của các kì thủ chuyên nghiệp mà chịu thua còn hơn chơi tới cuối ván khi vị trí quân của họ tỏ ra không thể cứu được nữa.
Kì thủ 9 dan chuyên nghiệp người Trung Quốc Cổ Lực mô tả nước thứ 78 của quân trắng như một "nước đi thần thánh" và cho biết rằng nước đi này đã hoàn toàn không được anh lường trước. An Younggil trên Go Game Guru đã kết luận rằng ván đấu như "một kiệt tác bởi Lee Sedol và sẽ gần như chắc chắn trở thành một ván đấu nổi tiếng trong lịch sử của cờ vây". Lee nhận xét sau trận đấu rằng anh cảm thấy AlphaGo mạnh nhất khi cầm quân trắng (đi sau). Vì lý do này, anh yêu cầu được cầm quân đen trong ván thứ năm, việc được coi là rủi ro hơn.
David Ormerod của Go Game Guru nói rằng mặc dù vẫn chưa có một phân tích nào về cách chơi của AlphaGo trong khoảng nước đi từ 79–87 tại thời điểm đó, ông tin rằng đó là một kết quả của một điểm yếu được biết đến trong các thuật toán chơi cờ sử dụng phương pháp duyệt cây Monte Carlo. Về bản chất, phương pháp tìm kiếm này cố gắng để tỉa các trình tự ít có liên quan. Trong một vài trường hợp, một nước đi có thể dẫn đến một chuỗi các nước đi vô cùng cụ thể đóng vai trò quan trọng, nhưng được bỏ qua khi cây được tỉa, và do đó kết quả này đã "tắt radar tìm kiếm".