Tuyến Metro số 4 TP.HCM được đề xuất có chiều dài khoảng 43km, kết nối xã Đông Thạnh với xã Hiệp Phước, đi qua 22 phường, xã và đóng vai trò là trục giao thông công cộng xuyên tâm của thành phố. Theo phương án nghiên cứu, đoạn qua sân bay Tân Sơn Nhất và khu vực trung tâm được đề xuất đi ngầm nhằm phù hợp với điều kiện hạ tầng và mật độ đô thị.
Theo phương án nghiên cứu do Công ty CP Tập đoàn Sovico đề xuất, tuyến Metro số 4 TP.HCM có chiều dài khoảng 43km, kết nối từ ga Cầu Sáng (xã Đông Thạnh) đến ga Hiệp Phước (xã Hiệp Phước), đi qua 22 phường, xã trên địa bàn thành phố.

Đây là một trong những tuyến đường sắt đô thị giữ vai trò kết nối xuyên tâm, nối khu vực cửa ngõ Tây Bắc với trung tâm TP.HCM và khu vực phía Nam, đồng thời tạo kết nối trực tiếp với sân bay Tân Sơn Nhất.
Theo phương án đề xuất, tuyến có khoảng 18,2km đi ngầm và 24,8km đi trên cao. Khoảng cách trung bình giữa các nhà ga vào khoảng 1,5km, trong đó khoảng cách lớn nhất khoảng 2,7km và ngắn nhất khoảng 700m.
Metro số 4 dự kiến bắt đầu từ ga Cầu Sáng, đi theo các tuyến đường Hà Huy Giáp, Nguyễn Oanh, Trường Sơn, Nguyễn Văn Trỗi, Hai Bà Trưng, Lê Lợi, Trần Hưng Đạo, Đề Thám, vượt sông Bến Nghé sang Khánh Hội, sau đó tiếp tục theo Nguyễn Hữu Thọ và Nguyễn Văn Tạo đến khu vực Hiệp Phước.
Toàn tuyến được đề xuất xây dựng 30 nhà ga, gồm 13 ga ngầm, 17 ga trên cao và 11 ga trung chuyển.
Đoạn từ ga Cầu Sáng đến ga An Nhơn có chiều dài khoảng 9,7km được nghiên cứu đi trên cao với 7 nhà ga. Theo đơn vị nghiên cứu, khu vực phía Bắc TP.HCM còn nhiều quỹ đất, mật độ xây dựng thấp và lộ giới quy hoạch từ 30-40m nên phù hợp với phương án này.
Tuyến sẽ vượt sông Vàm Thuật, đi dọc theo đường Hà Huy Giáp và Nguyễn Oanh. Riêng ga Ngã Tư Ga được nghiên cứu bố trí ở phía tây cầu vượt hiện hữu, kết hợp cầu đi bộ nhằm tối ưu chi phí đầu tư.
Đối với đoạn từ ga An Nhơn đến ga Mai Văn Ngọc dài khoảng 6,3km, phương án nghiên cứu đề xuất đi ngầm.
Theo Công ty CP Tập đoàn Sovico, khu vực này tập trung nhiều công trình quan trọng như sân bay Tân Sơn Nhất, bệnh viện, trung tâm thương mại, đồng thời có mật độ xây dựng và lưu lượng giao thông lớn, vì vậy phương án đi ngầm được đánh giá phù hợp hơn.
Đoạn từ ga Mai Văn Ngọc đến ga Nguyễn Văn Linh dài khoảng 9,2km được xác định là khu vực phức tạp nhất trên toàn tuyến khi đi qua trung tâm TP.HCM.
Theo phương án nghiên cứu, tuyến sẽ đi ngầm theo các trục Nguyễn Văn Trỗi - Hai Bà Trưng - Pasteur - Lê Lợi - Đề Thám - Khánh Hội - Nguyễn Hữu Thọ. Đồng thời, tuyến được đề xuất kết nối với ga Bến Thành và tận dụng không gian ngầm đã được xây dựng trong quá trình triển khai metro số 1.
Từ ga Nguyễn Văn Linh đến ga Bà Chiêm, tuyến dài khoảng 8km và tiếp tục đi theo trục Nguyễn Hữu Thọ - Nguyễn Văn Tạo với khoảng 6 nhà ga.
Theo phương án nghiên cứu, đoạn đầu vẫn được bố trí đi ngầm để phục vụ khu đô thị hiện hữu. Sau ga Rạch Đỉa, tuyến sẽ dần chuyển sang đi trên cao nhờ điều kiện mặt bằng và dải phân cách thuận lợi.
Đoạn cuối từ ga Bà Chiêm đến ga Hiệp Phước dài khoảng 9,3km tiếp tục được đề xuất đi trên cao dọc theo đường Nguyễn Văn Tạo và các tuyến đường quy hoạch.
Theo phương án nghiên cứu, Metro số 4 được thiết kế theo tiêu chuẩn đường sắt đô thị hiện đại, sử dụng đường đôi khổ tiêu chuẩn 1.435mm và điện khí hóa.
Tốc độ thiết kế tối đa đạt 120km/h đối với đoạn đi trên cao và 90km/h đối với đoạn đi ngầm.
Dự kiến dự án sẽ được khởi công trong quý I hoặc quý II/2027 và đưa vào khai thác theo lộ trình được cấp có thẩm quyền phê duyệt.
Theo phương án đề xuất, tuyến đi qua 22 phường, xã gồm: Đông Thạnh, Thới An, An Phú Đông, An Nhơn, Gò Vấp, Hạnh Thông, Tân Sơn, Tân Sơn Hòa, Tân Sơn Nhất, Đức Nhuận, Phú Nhuận, Cầu Kiệu, Tân Định, Xuân Hòa, Sài Gòn, Bến Thành, Cầu Ông Lãnh, Vĩnh Hội, Khánh Hội, Tân Hưng, Nhà Bè và Hiệp Phước.
Nếu được triển khai theo phương án nghiên cứu, Metro số 4 sẽ trở thành tuyến đường sắt đô thị xuyên tâm quan trọng của TP.HCM, kết nối khu vực cửa ngõ Tây Bắc với trung tâm và khu Nam thành phố. Tuyến cũng sẽ liên thông với sân bay Tân Sơn Nhất, hệ thống metro hiện hữu cùng các khu đô thị và cảng biển lớn, góp phần giảm áp lực giao thông đường bộ, thúc đẩy phát triển đô thị theo định hướng giao thông công cộng (TOD) và hoàn thiện mạng lưới đường sắt đô thị của TP.HCM.