Die 4. Etappe der Tour de France 2012 fand am 4. Juli 2012 statt. Sie war 214,5 km lang und führte von Abbeville nach Rouen. Es gingen noch 195 von 198 Fahrern an den Start.
Die Strecke verlief durch die Départements Somme und Seine-Maritime. Von Abbeville aus führte sie zunächst an die Küste des Ärmelkanals und folgte dieser in westlicher Richtung. In diesem Abschnitt gab es drei Bergwertungen der vierten Kategorie. In Fécamp, wo sich auch der Zwischensprint befand, bog die Strecke nach Südosten ab. Nach einer weiteren Bergwertung der vierten Kategorie wurde auf weitgehend ebenem Terrain das Etappenziel in Rouen erreicht.
Bereits auf den ersten Metern der Etappe riss der Japaner Yukiya Arashiro aus, zu ihm gesellten sich kurz darauf die beiden Franzosen David Moncoutié und Anthony Delaplace. Das Trio konnte sich rasch vom Feld absetzen und hatte nach 16 Kilometern bereits einen Vorsprung von 8:40 Minuten. Erst danach begann das Feld, den Rückstand ein wenig zu verringern. Sämtliche Fahrer fuhren jedoch, über die gesamte Etappe gesehen, in einem eher geringen Tempo und wiesen am Ende einen beträchtlichen Rückstand auf die Marschtabelle auf.
Moncoutié und Delaplace gewannen je zwei Bergwertungen, während Arashiro den Zwischensprint in Fécamp für sich entschied; Schnellster im Feld war an dieser Stelle der Brite Mark Cavendish. Etwa 40 Kilometer vor dem Ziel versuchte Arashiro seinen Begleiter abzuschütteln, was ihm aber nicht gelang: Währenddessen konnte das Feld den Rückstand kontinuierlich verringern, wobei vor allem Radioshack-Nissan und FDJ die Führungsarbeit verrichteten. Rund sieben Kilometer vor dem Ziel konnten die Ausreißer eingeholt werden.
Sylvain Chavanel, Samuel Dumoulin und Wout Poels starteten einen weiteren ernsthaften Ausreissversuch, der aber ohne Erfolg blieb. 2,5 Kilometer vor dem Ziel kam es zu einem Massensturz, in den mehr als ein Dutzend Fahrer verwickelt wurden, unter ihnen Mark Cavendish. Das Feld teilte sich in mehrere Gruppen. Im Sprint der ersten Gruppe konnte sich André Greipel knapp vor Alessandro Petacchi durchsetzen. Da der Massensturz sich weniger als drei Kilometer vor dem Ziel ereignet hatte, ergaben sich gemäß Reglement daraus keine Auswirkungen auf die Zeitabstände im Tages- und Gesamtklassement.