Dây chuyền số 4 có tổng mức đầu tư 4.951 tỷ đồng sản xuất xi măng chịu mặn bền sunfat với năng suất lò nung 6.000 tấn clinker/ngày, công suất 2,3 triệu tấn xi măng/năm.
Dây chuyền được thiết kế theo phương pháp khô với hệ thống lò quay và tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh, 5 tầng xyclon, có buồng phân hủy, đốt 100% bằng than cám chất bốc thấp, có hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư công suất 10MW.
Ngoài ra, dây chuyền số 4 được đầu tư thiết bị đồng bộ, tiên tiến, độ tự động hóa cao và hiện đại nhất hiện nay: sử dụng hệ thống lọc bụi túi thay cho lọc bụi tĩnh điện đảm bảo vừa tiết kiệm nhiên liệu, chi phí, vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn ISO 9001, vừa thân thiện với môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14001.
Dây chuyền số 4 sử dụng các thiết bị chính, thiết bị hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, yêu cầu độ chính xác của châu Âu và G7 như: máy nghiền liệu, nghiền xi măng là loại nghiền đứng của hãng Loesche; hệ thống ghi lạnh của hãng IKN (Đức); vòi đốt FL.Smith (Đan Mạch); hệ thống điện, PLC, hệ thống điều khiển và tự động hóa của hãng ABB (Thụy Sỹ)…
Nhà máy xi măng Thành Thắng bao gồm 3 dây chuyền sản xuất (dây chuyền số 1, số 2 và số 3) với tổng công suất đang hoạt động là 5,1 triệu tấn xi măng/năm.