Wie bei den anderen Vorsorgeuntersuchungen wird auch bei der U4 das Baby ausgemessen. So werden Körperlänge, Kopfumfang sowie das Körpergewicht bestimmt. Viele Organe und Systeme werden genauer beurteilt, z. B. Herz und Atmung (durch Abhören mit dem Stethoskop), Bauch, Verdauungstrakt, Genitalorgane, Knochen, Gelenke und Wirbelsäule, die Schädeldecke und die Haut. Bei Jungen wird darauf geachtet, ob ein Hodenhochstand oder ein Wasserbruch im Hoden vorliegt. Das Sehen wird getestet, indem der Finger bewegt wird und der Säugling diesem mit den Augen folgen soll. Eine Hörüberprüfung erfolgt, indem das Kind auf Ansprache reagieren soll. Zudem achtet der Untersucher darauf, ob das Kind mehrere unterschiedliche Laute von sich gibt. Schwerpunkt der U4 ist die Bewegung und Beweglichkeit, die Koordination sowie auch das Verhalten des Kindes. Es sollte den Kopf für eine halbe Minute selbst halten können und ihn gut drehen können. Die Körperhaltung wird beurteilt. Der Arzt überprüft, ob die Reflexe des Kindes altersgemäß vorhanden sind. Er schaut, ob sich ein soziales Verhältnis zum Kind aufbauen lässt, es also z. B. den Untersucher bei Beschäftigung anlächelt. Das Baby sollte nach Gegenständen greifen und diese auch eine Zeitlang festhalten können.
Neben der umfangreichen Untersuchung wird mit den Eltern gesprochen. Sie sollten Bericht geben über etwaige Auffälligkeiten wie beispielsweise Schwierigkeiten bei der Nahrungsaufnahme, Bewegungs- und Reaktionsstörungen, Erbrechen oder auffälligen Stuhl oder aufgetretene Krampfanfälle. Umgekehrt gibt der Arzt Ratschläge zum Umgang mit dem Kind. Es kommt zur Sprache, was das Kind benötigt. Besprochen werden z. B. die Ernährung und Verdauung des Kindes sowie die Schlafverhältnisse.
In der Regel erfolgt zum selben Termin wie die U4-Untersuchung auch eine Impfung. Verabreicht werden Impfstoffe gegen Tetanus (Wundstarrkrampf), Keuchhusten, Kinderlähmung, Diphtherie (Krupp), Haemophilus (Entzündungserreger im Atemtrakt und der Hirnhäute), Hepatitis B sowie Pneumokokken (Erreger von Lungenentzündungen).
Abgesehen von den Impfungen beim selben Termin können bei der U4 im Normalfall keine Komplikationen auftreten.
Mit der U4 sind alle wichtigen Grunduntersuchungen im Alter von drei bis vier Monaten abgedeckt. Bei verschiedenen Auffälligkeiten können weitere Untersuchungen zur Abklärung erforderlich sein. Die auf die U4 folgende Früherkennungsuntersuchung ist die U5, welche mit ungefähr einem halben Lebensjahr durchgeführt wird.