1977年9月，在研制高能低温燃料的长征三号火箭的同时，决定把常规燃料的长征四号火箭作为第二方案。前者在发射地球静止轨道通信卫星中崭露锋芒，后者则改为长征四号甲火箭，在发射太阳同步轨道气象卫星中建立新功。
　　


　　长征四号运载火箭的研制，以长征三号一、二级为基础，新研制常规燃料的第三级，一级的两个推进剂贮箱各加长4米，从而可多装推进剂40吨，提高运载能力230千克，同时级间杆系也加长至1.4米，为适应卫星外形尺寸的需要，研制了大直径的卫星整流罩。新研制的第三级火箭由仪器舱、共底贮箱、发动机短舱等箭体结构和三级发动机组成，因共底贮箱采用了薄壁单层高强度铝合金结构，从而明显减轻了火箭的结构质量。三级发动机由两台独立工作、可双向摇摆的单机通过发动机舱并联而成，比采用单机发动机增加运载能力116千克。火箭三级都采用四氧化二氮和偏二甲肼常规推进剂。长征四号运载火箭箭长41.9米，最大直径3.35米，第三级直径2.9米，起飞质量248.9吨，起飞推力2942千牛，能将1250千克重的卫星送入地球静止转移轨道。
　　


　　1982年停止研制发射静止轨道卫星的长征四号运载火箭，而在此基础上转入改装发射太阳同步轨道卫星的长征四号甲运载火箭。它可把1.6吨重的卫星送入900千米高的太阳同步轨道，还可将3.8吨重的卫星送入高400千米、倾角70度的低地球轨道。长征四号甲采用了多项新技术，如采用数字式姿态控制系统、双向摇摆伺服机构、三级单层结构共底贮箱等，具有研制成本低、可靠性高、适应性强、操作方便等优点。长征四号甲火箭还具有一箭多星发射技术的能力。
　　


　　长征四号甲火箭有两次成功发射风云一号太阳同步轨道气象卫星的记录。中国成为世界上继美、苏之后第三个能够发射太阳同步轨道气象卫星的国家。
　　1988年9月7日，第一颗风云一号气象卫星在太原卫星发射中心由长征四号甲运载火箭发射升空，17秒后火箭向南转弯，飞越晋、陕、川、黔、滇五省，飞行69秒后在越南上空星箭分离，卫星进入901千米高的太阳同步轨道运行。风云一号发射当天，地面卫星气象中心就收到卫星传回的第一幅云图照片。云图照片上的图像清晰，纹理清楚，层次丰富，这表明我国的卫星气象技术取得突破性进展。
　　


　　两年后的1990年9月3日，长征四号甲火箭再次发射，把第二颗风云一号气象卫星准确送上预定的太阳同步轨道。为了实现一星多用的目的，这枚长征四号甲火箭的有效载荷增加了132千克，所以同时搭载发射了两颗探测高空大气物理参数的大气一号气球卫星。第二颗风云一号卫星入轨5小时后，卫星地面站就接收到了卫星拍摄发回的第一幅清晰的云图照片。这颗卫星用4个可见光通道和1个红外通道拍摄地球大气的云图和地表状态，用于监测地球大气和海洋表面的变化，特别是灾害性天气的变化。它提供的云图照片适用于监测森林火灾、旱涝灾害、农作物和草场生长状况、洋流和海冰状况、沿海河口泥沙分布等，提高了天气预报和灾害监测水平。