Tàu vũ trụ Mariner 4 bao gồm một khung magiê hình bát giác, 127 cm tính theo đường chéo và cao 45,7 cm. Bốn tấm pin mặt trời được gắn vào đỉnh của khung này với độ dài từ đầu đến cuối là 6.88 mét, bao gồm các cánh quạt áp lực mặt trời kéo dài từ đầu đến cuối. Một ăng-ten parabol nhận tín hiệu đường kính 116,8 cm cũng được lắp ở phía trên cùng của khung magie. Một ăng-ten thu nhỏ đa hướng được đặt trên cột cao bảy feet, bốn inch (223,5 cm) bên cạnh ăng-ten thu cao. Chiều cao tổng thể của tàu vũ trụ là 2,89 mét. Khung hình bát giác chứa các thiết bị điện tử, hệ thống cáp, hệ thống đẩy tàu vũ trụ trên đường đi, và các nguồn cung cấp khí điều khiển độ cao và các thiết bị điều chỉnh.