A 4ª Rodada de Licitações, lançada no final de 2001, ocorreu nos dias 19 e 20 de junho de 2002, no Rio de Janeiro. Ofereceu 54 blocos em 18 bacias sedimentares: Amazonas, Barreirinhas, Campos, Cumuruxatiba, Espírito Santo, Foz do Amazonas, Jequitinhonha, Pará-Maranhão, Parnaíba, Pelotas, Pernambuco-Paraíba, Potiguar, Recôncavo, Santos, São Francisco, São Luís, Sergipe-Alagoas e Solimões.
Para a 4ª Rodada, habilitaram-se 29 empresas de 15 países, das quais 17 apresentaram ofertas. Foram arrematados 21 blocos por 14 empresas dessas empresas. De uma área de 144.106 km², foram arrematados 25.289 km².
O bônus de assinatura arrecadado foi de pouco mais de R$ 92 milhões. O conteúdo local médio com o qual as empresas vencedoras se comprometeram foi de 39% na fase de exploração e 54% na fase de desenvolvimento e produção.
Apesar da conjuntura econômica internacional desfavorável, a 4ª Rodada de Licitações encerrou-se com saldo extremamente positivo – 14 empresas vencedoras, incluindo 5 que não possuíam, à época, qualquer atividade no Brasil.