iPhone の第4世代(通話方式は第3世代携帯電話 )として2010年6月7日に WWDC で発表。同年6月24日 に日本を含む各国で発売された。iPhone 3G 以来、2度目のフルモデルチェンジである。
ボディデザインを従来の丸みを帯びたポリカーボネイトによる背面から、より薄い強化ガラスによる平面での構成に変更。システムチップを自社開発のA4に変更して高速化&省電力化し、「Retina(網膜)ディスプレイ」と名付けられた高解像度ディスプレイを搭載、カメラは背面のLEDフラッシュライト付500万画素裏面照射型センサーに加え、前面にも「FaceTime 」と呼ばれるビデオ通話用を搭載した。
機能面では、HDビデオ記録機能や3軸ジャイロセンサーを実装し、バッテリーのさらなる高容量化(19%)、iMovie for iPhone による単体でのビデオ編集、iOS 4で実現したマルチタスクやアプリケーション用フォルダを実現するなど、大幅な機能の向上を図っている。容量も16GBと32GBモデルが用意されている。 バッテリーの高容量化とA4プロセッサへの移行によりバッテリー駆動時間は約40%向上。iPhone 3GS も引き続き併売されるが、iOS4 を標準搭載し、新構成の8GBのブラックのみとなり、iPhone 3Gの販売は終了した。
カラーは従来どおりホワイトとブラックの2通りが発表されたが、当初発売されたのはブラックのみであり、ホワイトは製造上の問題により2010年7月末→2010年内→2011年春と度々延期されている。
まれにアクセサリ販売店などで「iPhone 4G用」と表記するショップが散見されるが、これは間違いである。