Der R4 verfügte über einen Plattformrahmen, mit dem die nichttragende Karosserie verschraubt war. Die Räder waren einzeln aufgehängt und mit Drehstäben gefedert, vorne an unteren Traghebeln mit Schubstreben und oberen Dreieckslenkern, hinten an längs eingebauten Schwingen. Die hinteren Drehstäbe waren längs versetzt, daher war der Radstand links und rechts unterschiedlich. Gebremst wurde mit vier Trommelbremsen.

Spätere Modelle mit größerem Motor besaßen Scheibenbremsen an der Vorderachse. Getriebe mit Differential sowie darüber die Zahnstangenlenkung waren vor dem Motor eingebaut, was konstruktionstechnisch eine lange Lenksäule nötig machte, die bei einem Frontalaufprall auch in den Fahrgastraum eindringen und den Fahrer gefährden konnte. Über einen langen Zeitraum gab es die Möglichkeit, die Wagen notfalls mit einer Kurbel, die durch die Stoßstange bzw. die Motorhaube in das Getriebe eingeführt werden konnte, zu starten.

Die Fahrzeuge verfügten schon Anfang der 1970er Jahre über einen Bremskraftregler und eine stufenlos verstellbare Rücklehne, was zu diesem Zeitpunkt nicht einmal bei einem nahezu doppelt so teuren Auto wie dem Opel Kadett angeboten wurde. Die Federung war, wie zu dieser Zeit bei französischen Autos üblich, sehr weich ausgelegt. Die wassergekühlten Vierzylinder-Motoren galten als robust. Die Motorleistung wurde im Laufe der Jahre nur unwesentlich erhöht, bei den ersten Fahrzeugen seit 1961 von ca. 26 PS auf 34 PS am Ende der Produktion.

Ab 1983 verfügten die kleineren Modelle aus Umweltschutzgründen nur noch über 29 PS, lediglich die Ausführung GTL über 34 PS. Im Jahr 1978 brachte Renault zusätzlich den R4 GTL mit 1100 cm auf den Markt, der bei unveränderter Höchstleistung mehr Durchzug bot, aber weniger verbrauchte.

Das Getriebe besaß zunächst drei Gänge,später aber vier Gänge. Die Schaltung wurde durch ein Rundrohr betätigt, das oberhalb des Motors geführt war (die sogenannte Revolverschaltung). Die Kombination von Frontantrieb, Einzelradaufhängung, einem relativ langem Radstand in Verbindung mit einem durchgehend ebenem Fahrzeugboden und die Höhe der Karosserie verhalfen dem R4 zu einer guten Raumausnutzung und einem hohen Nutzwert bei ausreichender Motorisierung.

Es waren die einfache Mechanik, der niedrige Verbrauch, die niedrigen Unterhaltskosten sowie die Vielseitigkeit, die dem R4 auch bei Geländeunebenheiten dank des langen Radstandes in weiten Teilen der Welt Erfolg bescherten. Kritisiert wurde der R4 wegen seiner Rostprobleme. Die Hohlprofile des Plattformrahmens rosteten von innen her durch, wenn Neuwagen dagegen nicht entsprechend durch Hohlraumversiegelung geschützt waren. Auch die Verarbeitungsqualität ließ zu wünschen übrig.

Varianten 

Dank des Plattformrahmens war es möglich, darauf auch andere Karosserievarianten zu montieren. Der Fahrzeugrahmen des R4 fand auch beim R 6 Verwendung. Der R4 war zwischen 1965 und 1985 als Kastenwagen , als Cabrio  und mit Kunststoffaufbau erhältlich. In Kolumbien gab es den R4 auch mit dem 1300 ccm Motor aus dem R12, der Geschwindigkeiten bis zu 145 km/h ermöglichte.