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2000年方案中，该段支线被独立出来，北段进一步延伸到科学城内，在[[万胜围站]]与旧2号线换乘，南端因应番禺撤市建区，得以延长至新造镇。现有4号线北段初步定型。
然后于2003年方案中，4号线北段从沿车陂路改为先行走一小段中山大道再转入大观路；南端得以沿京珠高速继续延长，在规划广州新城附近转弯，东进至[[海鸥岛]]。北段亦从科学城延伸，沿开创大道抵达萝岗中心区。而当时的3号线在到达广州新城后，也沿京珠高速继续向南，到达南沙。后来2003年方案局部修改，[[广州地铁3号线|3号线]] 和[[广州地铁4 和4 号线|4号线]] 交换广州新城（现海傍站）以南及以东的路段，4号线确定向南进入南沙。其后萝岗区选择直接通往广州市区的6号线来连接萝岗中心区，4号线改为从科学城往北延伸抵达水西，4号线全线走向基本得以定型。
后来于2010年年末，4号线规划中的[[黄村]]以北段被单独裁剪出来，独立成为21号线。
而4号线金洲以东一段原本经由[[进港大道]]至港前大道前往[[南沙客运港]]，后于2012年[[中华人民共和国国家发展和改革委员会|国家发改委]]批复的正式方案中改为沿环市大道南行走，以服务南沙旧镇市民。原本进港大道至港前大道一段线位则让予规划中的南沙环线（15号线）。