Historia operacyjna Ariane 4 zadebiutowała 15 czerwca 1988 r. i do końca służby w 2003 r. wykonała 116 startów, z czego 113 zakończyło się pełnym sukcesem. Wskaźnik niezawodności wyniósł 97,4%. Rakieta zwiększyła zdolność wynoszenia ładunku z 1700kg (Ariane 3) do maksymalnie 4946kg na orbitę GTO, stając się europejskim filarem wynoszenia satelitów komercyjnych i naukowych.
Jedyna poważna porażka miała miejsce 22 lutego 1990 r. (lot V36), kiedy rakieta eksplodowała nad Kourou z powodu pozostawionej w kanale chłodzenia silnika Viking chusteczki do wycierania. Pracownik użył jej jako znacznika po nieautoryzowanym polerowaniu rurki, ale zachorował i nie przekazał informacji zmiennikom. Zablokowany przepływ płynu chłodzącego spowodował przegrzanie silnika i autodestrukcję rakiety. Na ziemię spadły szczątki dwóch wartych pół miliarda dolarów satelitów (japońskich Superbird-B i BS-2X). Po szczegółowym śledztwie wprowadzono 44 usprawnienia, m.in. numerowanie wszystkich ścierek używanych przy montażu. Kolejne 26 startów były już bezbłędne.