Hầu hết các ca khúc trong 4 được thu âm tại MSR Studios, Thành phố New York; những phòng thu khác cũng tại New York và được thu âm cho album là Jungle City Studios, Germano Studios, Roc the Mic và KMA Music. Việc thu âm album còn được thực hiện tại Conway Recording Studios, Enormous Studios và Record Plant ở Los Angeles, The Studio ở Las Vegas, Patriot Studios ở Denver, Boston Harbor Hotel ở Boston, Conway Recording Studios ở Hollywood, Triangle Sound Studios ở Atlanta và Lear 60/G2 Studios. Ngoài các phòng thu tại Mỹ, cô còn thực hiện việc thu âm của mình tại châu Âu như Real World Studios ở Box, Metropolis Group ở Luân Đôn, Avex Honolulu Studios, Honolulu, và một phòng thu đặc biệt dành riêng cho album tại Sydney.[26][27] Chồng của Knowles, Jay-Z, đã làm việc với Kanye West trong Watch the Throne tại phòng thu tại Sydney cùng thời điểm đó; phòng thu này khá đặc biệt vì nó không có buồng thu âm mà chỉ có micro và gồm phần mềm Pro Tools trên máy tính. Giọng của Knowles trong 4 đã được thu bằng micro Avalon Design 737, và album đã được chỉnh sửa bằng 1176 Peak Limiter với tỉ lệ âm thanh là 4:1.[26]