1963年3月28日、SA-4は予定どおり発射から100秒後に第5エンジンを停止した。燃料は残りのエンジンに適切に供給され、ロケットは正しい軌道に乗った。第5エンジンは冷却システム（燃料をエンジン外壁のパイプに通して熱を奪うシステム）が作動しなくなることで、他のエンジンの熱によって破壊されるのではないかと予想されたが、そのようなことはなかった。この実験は、クラスター方式（複数のエンジンを束ねる方式）のロケットを開発するための、重要な検証となるものであった。
ロケットは高度129kmまで達し、最高速度は時速5,906kmであった。また燃焼終了後に、今後のロケット切り離しの技術で必要になってくる逆推進ロケットを噴射した。SA-4は一段目と二段目が切り離せる構造にはなっていなかったため、逆噴射は特に必要な行程ではなかったが、正常に作動することが確認された。
34番発射台上のSA-4
