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.
Đặc biệt dây chuyền 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 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 có tổng công suất đang hoạt động là 5,1 triệu tấn xi măng/năm, bao gồm 3 dây chuyền sản xuất (dây chuyền số 1, số 2 và số 3). Việc đưa dây chuyền số 4 đi vào hoạt động không những tăng công suất, nâng cao năng lực hoạt động của Tập đoàn mà còn tạo ra lợi thế mới trong sản xuất, kinh doanh của doanh nghiệp, đặc biệt là đáp ứng sản phẩm xi măng chịu mặn bền sunfat phục vụ xây dựng các công trình ven biển và hải đảo trên cả nước.
Ngày 28/12/2018 tại Văn bản số 1895/TTg-CN Thủ tướng Chính phủ đã đồng ý bổ sung 2 dây chuyền Nhà máy xi măng Thành Thắng (dây chuyền số 4 và số 5) mỗi dây chuyền có công suất 2,3 triệu tấn xi măng/năm kết hợp xử lý rác thải, bảo vệ môi trường và tạo ra các sản phẩm xi măng chất lượng cao, xi măng chịu mặn bền sunfat vào Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2011 - 2020 và định hướng đến năm 2030. Sau thời gian xây dựng tích cực, khẩn trương, đến nay dự án đã hoàn thiện giai đoạn 1 theo đúng tiến độ.
