1948年11月，沈阳市教育局根据东北行政委员会的指示，接管国民党在沈阳市设立的第四中学。1949年3月，沈阳市教育局确定第四中学为重点学校，任命老区来的干部王文琦为校长。1950年末，四中校舍征作军用，因此四中撤销。1952年12月东北人民政府与沈阳市政府决定在铁西新建第四中学。校址在沈阳市铁西区保工街四段十五里八号，座落在铁西齐贤到保工街南十路和南八路之间。初建校时，校名为“沈阳市铁西标准中学”，后更名为“沈阳市第四中学”。1953年9月，中央人民政府政务院副总理郭沫若同志为学校题写校牌，沿用至今.  1980年四中被评为辽宁省首批省级重点中学，成为具有面向全国53所重点大学保送新生资格的窗口学校。

沈阳四中始终认真贯彻党的教育方针，全面推进素质教育，精心设计和打造育人模式，充分拓展学生优良个性发展的空间，先后荣获“中央大成美育先进学校”、“国家教育部课题实验基地”、“全国科学教育实验基地”、“辽宁省教师先进集体”、“辽宁省陶行知思想研究实验基地校”、“沈阳市德育示范校”、“沈阳市教育信息化示范校”、“沈阳市平安校园”等荣誉称号，被沈阳市人民政府、铁西区人民政府命名为“先进学校”、“花园式单位”、“绿色学校”、“文明单位”。