На базе двух Мк.1, Z1835 (ранее использовавшегося как прототип для Мк.Ш) и Z2118, были построены опытные образцы. В сентябре 1943 года на Z1835 установили мотор «Гриффон» 71, а в августе 1944 года его довели до стандарта Мк.4. Этот самолет передали в Хакнол фирме Роллс-Ройс, которая последовательно установила на нем моторы «Гриффон» модификаций 61, 71 и 72. Возросшая мощность мотора «Гриффон» 72 и улучшение аэродинамики самолета значительно повысили летные характеристики «Файрфлая» – максимальная скорость составили 367 миль/час на высоте 11000 футов.
Второй прототип (Z2118) впервые поднялся в воздух 25 мая 1945 года, но модификации до стандарта Мк.4 вносились постепенно. Сначала машина получила двигатель «Гриффон» 72 и радиаторы в передней кромке крыла, а позднее был установлен форкиль и крыло с обрезанными законцовками. Затем этот самолет переделали в модификацию FR.4, установив на правом крыле контейнер с радаром ASH, а на левом для симметрии – топливный бак емкостью 55 галлонов.
Ещё два «Файрфлая» Мк.1, МВ649 и РР482, использовавшиеся в программе создания Мк.4, сразу получили весь комплект изменений в конструкции и моторы «Гриффон» 72. МВ649 впервые взлетел 21 февраля 1946 года и послужил прототипом для ночного истребителя.
Радар на этом самолете не устанавливался, машину использовали для отработки пламя гасителей. Несмотря на го, что первоначально Фэйри получила заказ на 123 ночных истребителя NF.4, ни один из этих самолетов не был построен. Интересно, что один из первых серийных «Файрфлаев» Мк.4. TW695, в рамках программы создания ночного истребителя был оснащен винтами противоположного вращения. что позволяло ликвидировать реактивный момент и облегчить взлет с палубы.
Фэйри получила заказ на постройку 293 «Файрфлаев» Мк.4, включая переделку заказанных ранее 53 Мк.1. Серийные FR.4 отличались от прототипов лишь установкой мотора «Гриффон» 74 мощностью 1900 л.с. и небольшим воздухозаборником карбюратора под капотом (хотя на первых машинах сохранились воздухозаборники карбюратора по типу Мк.1).Первый серийный FR.4.TW687, поднялся в воздух 25 мая 1946 года. Постройка 133 самолетов первоначального заказа была отменена из-за окончания войны.
В августе 1947 года первые «Файрфлай» Мк.4 получили канадские ВМС, а в FAA первым эксплуататором этих машин 1 октября стала 810-я эскадрилья.