DoD 82-1 se skládalo z těchto experimentů:

Kryogenický infračervený dalekohled CIRRIS
Zařízení CIRRIS (Cryogenic Infrared Radiance Instrumentation for Shuttle) o celkové hmotnosti přibližně 900 kg a rozměrech 3200 x 1800 x 1800 mm slouží k měření infračerveného záření zemského povrchu a atmosféry. Hlavním cílem tohoto experimentu je získání dat pro vývoj dalších vojenských průzkumných systémů, zejména ke sledování startů raket a letu letadel a manévrujících letounových střel v atmosféře. Jádrem zařízení CIRRIS je dalekohled o délce 978mm a průměru 590 mm se zorným úhlem 0,5° a úhlovým rozlišením 0,1 mrad (0,006°) na který je připojen interferometr s polovodičovým detektorem chlazeným kapalným héliem. Primární i sekundární zrcadlo je hliníkové, poniklované a pozlacené. V zásobníku je umístěno asi 400 litrů kapalného hélia. Přístroj postavila USAF Geophysical Laboratory ve spolupráci s Utah State University.

Ultrafialový dalekohled HUP
Zařízení HUP (Horizon Ultraviolet Program), s jiným označením AFGL 801A, slouží k měření ultrafialového záření zemského horizontu. Získaná data umožní postavit dokonalejší sledovače horizontu, potřebné k stanovení orientace družice v prostoru. Kromě toho USAF doufá, že by se oblasti ultrafialového záření mohlo použít i v systémech včasné protiraketové výstrahy. HUP postavila USAF Geophysical Laboratory.

Kosmický sextant
Jde o prototyp zařízení, které by mělo v budoucnosti umožnit bezpilotním družicím stanovit vlastní polohu s vysokou přesností bez závislosti na pozemních stanicích. Požaduje se přesnost polohy +250 m a orientace +0,4°. Sextant automaticky sleduje okraj Měsíce, Země a vybranou hvězdu, naměřené údaje vyhodnotí zabudovaný mikropočítač. Na raketoplánu se srovnávaly takto získané údaje s údaji navigačního systému Columbie.

Experiment SEPS
Soubor přístrojů SEPS (Shuttle Effects on Plasmas in Space) byl věnován studiu interakce raketoplánu s plazmou v okolním prostoru. K tomu sloužily tři přístroje: neutrální a iontový hmotový spektrometr, pulsní plazmatická sonda a tepelně řízená elektroda. Přístroje navazovaly na výzkumy zařízení PDP, neseného raketoplánem při třetím zkušebním letu (viz L + K58,1982, č.13, s. 506). Experiment připravily společně USAF Geophysical Laboratory a Naval Research Laboratory.

Experiment SWC
Zařízení SWC (Sheat Wake and Charging) slouží ke studiu interakce raketoplánu a jeho nákladu s okolními nabitými částicemi, zejména ke studiu hromadění náboje na povrchu experimentů. SWC sestává ze tří přístrojů: elektronového spektrometru (1-100 eV), detektoru elektronů a detektoru elektrických polí (dvě Langmuirovy sondy a elektrometr). Soubor připravila opět USAF Geophysical Laboratory.

Detektor kosmického záření
Tento pasívní experiment pouze registruje různé druhy kosmického záření, dopadajícího do nákladového prostoru raketoplánu. Pokus připravila Cambridge Research Laboratory.

Studium stabilizace plošiny
Tento technický experiment slouží k ověření možností správné orientace a stabilizace plošiny s přístroji.

Kromě těchto primárních vojenských experimentů nesl raketoplán během letu STS-4 ještě tyto další civilní experimenty:

Reaktor monodispersních latexových částic
Toto zařízení, sloužící k výrobě mikroskopických latexových kuliček jednotného rozměru, bylo již použito při letu STS-3. Zařízení je umístěno na obytné palubě.

Kontinuální elektroforetická jednotka
Také toto zařízení, postavené firmou McDonnell Douglas ve spolupráci s Ortho Pharmaceutical Div., Johnson & Johnson Co. je umístěno na obytné palubě. Slouží k poloprovoznímu ověření možností výroby farmaceuticky významných preparátů elektroforézou ve stavu beztíže. Jako pokusných vzorků bylo použito suspense ledvinových a jaterních buněk a předčištěných roztoků bílkovin (vaječný a krysí albumin).

Detektor kontaminace IECM
Detektor kontaminace IECM (Induced Environment Contamination Monitor), umístěný v nákladovém prostoru, byl použit již při předchozích letech. Tentokrát měl sloužit k dalšímu prověření dálkového manipulátoru a současně ke zjištování množství zplodin při práci motorů RCS.

Detektor bouřkových výbojů NOSL
V případě zařízení NOSL (Night Optical Survey for Lightning) šlo o opakování pokusů s přenosným souborem přístrojů z letu STS-2 (viz L + K 58,1982, č. 4, s.146).

Autonomní užitečné zatížení SSCP
Za sníženou cenu bylo při letu STS-4 poprvé vyneseno do vesmíru malé autonomní užitečné zatížení SSCP (Small Self Contained Payload), připravené studenty University of Utah a obsahující celkem devět experimentů:
- studium genetických změn mušky Drosophilla melanogaster ve stavu beztíže;
- studium vývoje mořských ráčků Artemia salina ve stavu beztíže;
- studium povrchového napětí ve stavu beztíže;
- změny kompozitního materiálu grafit/epoxidová pryskyřice při zahřátí na 163 °C.
- tvorba emulse olej-voda ve stavu beztíže;
- pájení ve stavu beztíže;
- fotografická dokumentace růstu vodní rostliny Lemna minor (okřehek menší);
- příprava homogenní slitiny cín-vizmut;
- studium růstu řasy Chlorella vulgaris.
Poslední dva soubory přístrojů byly neseny na všech zkušebních letech raketoplánu Columbia:

Měřicí soubor DFI
Soubor DFI (Development Flight Instrumentation) sloužil k měření mechanických, hydraulických, pneumatických a elektrických charakteristik raketoplánu v rámci zkušebních letů.

Aerodynamické přístroje ACIP
Přístroje programu ACIP (Aerodynamic Coefficient Improvement Program) sloužily k upřesňování aerodynamických charakteristik družicového stupně raketoplánu.

Studentský pokus
Studium metabolismu lipoproteinů a cholesterolu v podmínkách kosmického letu v lidském těle.