Среди исследований особое место занимало получение данных об установлении связи между двумя кораблями. Был поставлен военный эксперимент по программе создания перехватчика спутников: «Восток-3» играл роль цели, а «Восток-4», запущенный на следующий день, был перехватчиком. Между космонавтами была установлена двусторонняя связь, с кораблей велись широковещательные телевизионные передачи.

Длительность полета «Восток-4» составила 2 суток 22 часа 44 минуты.

15 августа 1962 года космонавты Андриян Николаев и Павел Попович благополучно вернулись на Землю, полет Николаева длился 94 часа 09 минут 59 секунд, а Поповича –  70 часов 43 минуты 48 секунд.