東風四號是中國第一種兩級火箭,為保證級間分離的可靠性,因而決定采用可靠性較高的熱分離方案。通過分離運動學計算,級間氣動力和氣動熱計算以及級間分離風洞試驗和1:1地面分離試驗等一系列研究和試驗,選擇合理的分離程序。同時在結構上采用斜拉金屬桿式級間段,中間保留了很大的空隙,以便于第二級噴焰能順利排出;在第一級推進劑儲箱前底上,安裝玻璃鋼隔熱層,以防在兩級分離時二級發動機燃氣流燒穿一級儲箱前底。分離姿態控制技術同樣是一個新課題。由于先點火、后分離,在分離過程中姿態控制系統不能立即接通,而使導彈處于暫時失控狀態。在分離干擾作用下可能產生較大的姿態角偏差。為防止二級起控時舵角飽和,在可能出現較大分離干擾的波道中,控制系統放大倍數在開始幾秒取低于額定值,這樣級間分離段姿態能始終保持穩定,從而解決了分離的狀態控制問題。