日军在进攻衡阳和芷江时遇到中国军队的顽强抵抗。战斗一开始，来自第四师团的老兵又故伎重演，从军官、士官到老兵纷纷入院，消极但合理地拒绝作战。当负伤的日军士兵到医院的时候，那些“养病”的第四师团“前辈”们还要问：“你为什么要这样玩命啊？”当被问到自己为何不愿意参战时，这些“病号”却豪气冲天地说：“听说这次出击我们是担任佯攻的，这很没有意思，如果是主攻么，自然是要好好打一仗喽。”
由第四师团预备役官兵组成的独立第十五工兵联队，由横山大佐率领，就在立下功勋。伊藤正德《帝国陆军的最后》中，提到这个联队在修复盟军炸毁的桥梁涵洞方面作用极大，“大阪兵无能只是误传，至少以这个联队而言，其献身精神使军部，师团部的高级军官都乘夜前去表达感谢和敬佩，其无我奉公精神极其令人钦佩。。。”[有评：看来，这个联队的确干得不坏，不过，说到底，修桥补路这种活儿，和上阵打仗终究还不是一码事儿。]
太平洋战争爆发，日军各部都投入到对盟军的作战中，第四师团也终于有了建功立业的机会。大本营有意将该师团配属南方军，但南方军只是很勉强的将其列入预备队，仍然驻扎上海。直到一九四二年四月，才将其调往菲律宾，和第五，第十八，第二十一师团一起，参加对科雷吉多尔要塞的最后攻击。这一仗第四师团一反常态地进展顺利，圆满完成任务，最终在的美菲军全部投降。事后才知道这并不是第四师团转了性，而是菲律宾的美菲军已经被切断补给多日，靠“盐和青菜”活着已经好几个月了，一触即溃一点儿也不新鲜。
然而，这个胜利却给第四师团带来了极大的荣耀，在其故乡大阪更是号外频飞，一副“幸亏派出了第四师团，才打垮了巴丹敌人”的得意。仅有的遗憾是事后发现大阪的商贩们利用这个庆祝胜利的机会大肆倒卖战时配给物资，乘机大做生意。
对第四师团的底细，还是大本营知道得清楚，所以对于怎样使用它实在是绞尽脑汁而不得其计。由于第四师团名声在外，在各个战区都不是很受欢迎，于是直到战争结束，这支部队始终在后方各地不断调转，始终没有再参加大的战斗。
1945年8月日本投降时，第四师团正在泰国的曼谷附近休整。与其他不肯接受战败命运的日军部队不同，第四师团的投降与回国进行得异常顺利。当全体面色红润、身体健康的第四师团官兵出现在日本港口时，本土那些营养不良、形容枯槁的日本人都十分吃惊。统计下来，第四师团是
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