К концу 1914 г. военно-воздушные силы Антанты испытывали острую потребность в бомбардировщиках и штурмовиках, способных нести бомбовую нагрузку более 100 кг. В связи с этим Гастон Кодрон решил переконструировать удачный разведывательный самолет Кодрон G.3, установив на него два двигателя.

В марте 1915 г. новый самолет вышел на испытания и продемонстрировал значительно возросшие, по сравнению с предшественником, летные характеристики. Форма бипланной коробки не изменилась, но размах крыльев и их площадь стали больше. Гондола экипажа, размещенная между крыльями, стала длиннее. Количество рулей направления было увеличено с двух до четырех. Стрелок-наблюдатель сидел впереди и был вооружен шкворневым пулеметом «Гочкисс» или «Льюис». Такое размещение огневой точки больше подходило для штурмового варианта, поскольку она не могла использоваться как оборонительное средство. Чтобы исправить это положение, на некоторых самолетах на верхнем крыле был установлен пулемет, стрелявший назад. Из-за малой эффективности оборонительного вооружения от пулеметов вскоре вообще отказались. Некоторые самолеты G.4, выполнявшие разведывательные задания, оснащались фотокамерами и радиопередатчиками.

Чтобы сэкономить вес самолета и обеспечить больший угол обстрела, конструкция гондол двигателей Рон (80 л. с.) была упрощена. Капоты двигателей имели подковообразную или круглую форму. В случае использования неподвижных звездообразных двигателей Анзани (100 л. с.) капоты вообще не устанавливались. Расположение двигателей близко от фюзеляжа способствовало хорошей маневренности самолета и упрощало пилотирование в случае отказа одного из них.

К 15 августа 1915 г. на фронт было отправлено 36 бомбардировщиков Caudron G.4, а к 1 февраля 1916 г. на вооружении эскадрилий и авиационных парков состояла уже 161 машина. Серийно выпускались в разведывательном (G.4A2) и бомбардировочный (G.4B2) варианты. В результате Кодрон G.4 стал самым массовым двухдвигательным самолетом союзников этого периода войны.

В боевых условиях Кодрон G.4 зарекомендовал себя очень надежной машиной, хотя его и критиковали за отсутствие оборонительного вооружения.

Хорошая скороподъемность и относительно высокая бомбовая нагрузка позволяли активно использовать самолет для выполнения как разведывательных, так и бомбардировочных боевых задач.

В конце 1915 г. во французских ВВС только этим машинам разрешалось совершать дневные рейды в тыл противника. Иногда Кодрон G.4 привлекали для эскортного сопровождения низкоскоростных «вуазенов». Однако уже в апреле 1916 г. самолет считался устаревшим, хотя его и продолжали выпускать. Отсутствие достойной замены вынудило использовать самолет в частях первой линии вплоть до середины 1917 г.

55 самолетов были закуплены для британской морской авиации и применялись для патрулирования побережья и отражения атак немецких гидросамолетов и дирижаблей, а также для ударов по базам этих летательных аппаратов в Бельгии.

В британской боевой авиации Caudron G.4 прослужили до конца 1916 г.

Итальянцы также закупили эти самолеты, которые прекрасно зарекомендовали себя в горных условиях.

20 машин, в том числе и с броневой защитой, поступили на вооружение русской авиации, где использовались в качестве самолетов-разведчиков.