В 1996 году на Демиховском машиностроительном заводе встал вопрос о начале производства электропоездов с отечественным электрооборудованием. До этого все поезда ЭД2Т, выпущенные заводом, оснащались оборудованием Рижского электромашиностроительного завода (Латвия).

Вскоре был построен электропоезд, изготовленный на базе механической части и кузовов ЭД2Т и отечественного электрооборудования. Электродвигатели были изготовлены в Новосибирске, остальное электрооборудование — на Новочеркасском электровозостроительном заводе. Новый электропоезд получил обозначение ЭД4.

ЭД4 — поезд для пригородных перевозок, как и ЭД2Т, был создан в качестве прямой замены ЭР2. Его кузов абсолютно идентичен кузову поездов ЭД2Т и поезда ЭР29 (первого электропоезда с кузовом подобного типа), от кузова ЭР2 отличается немного удлинённым салоном и большей длиной тамбура и соответственно большей шириной дверных проемов (1250 мм), что существенно ускоряет посадку и высадку в часы пик.

В салоне установлены 2- и 6-местные полумягкие диваны одной из двух вариаций — либо со сплошной обшивкой из искусственной кожи, либо с обшивкой из пластика и мягкими накладками.

Первый шестивагонный электропоезд ЭД4-0001 был изготовлен в 1996 году и к 13 марта 1997 прошел испытания на экспериментальном кольце ВНИИЖТа. Основные показатели при испытаниях соответствовали электропоезду ЭД2Т.

Быстродействующие выключатели БВ-11 не отвечали нормативным условиям по отключаемой мощности, поэтому основной объем испытаний проводился с использованием БВП-105А производства РЭЗ. После испытаний поезд был направлен в депо Минеральные Воды Северо-Кавказской железной дороги. Впоследствии завод перешёл на выпуск электропоездов ЭД4М с изменённой кабиной машиниста, имеющих сквозную нумерацию с ЭД4. Однако также были изготовлены ещё 5 электропоездов ЭД4, которые практически не отличались от первого поезда: в 1997 — 0005 (10 вагонов), в 1998 — 0006, 0007 (по 10 вагонов), 0010 (6 вагонов) и 0014 (8 вагонов).

Электропоезд ЭД4-0001 поступил в депо Минеральные Воды Северо-Кавказской железной дороги, где эксплуатировался на участке Минеральные Воды — Кисловодск. В 2007 году поезд был передан на большую Московскую окружную железную дорогу в депо Александров, где эксплуатируется по настоящее время.

Остальные электропоезда серии ЭД4 (кроме ЭД4-0007 и ЭД4-0010) сразу после выпуска были переданы в депо Перерва для обслуживания Курского направления Московской железной дороги.

ЭД4-0007 с завода отправился в депо Белгород, а ЭД4-0010 — в депо Минеральные воды, откуда был передан в депо Туапсе.