Il effectue son premier vol, le 28 septembre 1952. Chasseur capable de passer le mur du son en piqué, le Mystère IV fit son premier vol au début des années 50. Il fut rapidement dépassé par les Mirage III à la fin de la décennie. Le Mystère IV est également l’ancien avion de la Patrouille de France. Il est retiré en 1982.

Au total 411 appareils sont fabriqués et livrés pour l'Armée de l'air et pour l'exportation de 1954 à 1958. 114 appareils sont équipés du Rolls-Royce Tay, tous les autres (notamment ceux exportés) de l'Hispano-Suiza Verdon 350 (version la plus puissante du Tay). Le dernier des 242 Mystère IV A Français est livré le 27 novembre 1958. Il termine sa carrière à la 8e Escadre de Chasse de Cazaux où il assure le perfectionnement des futurs pilotes de combat.
Comme l'ouragan, le Mystère IV A intéresse des pays étrangers. L'inde aquiert 110 exemplaires. Le 28 décembre 1955, l'Israël en commande 59.