Mk4采用德國MTU833內燃發動機，該發動機由美國通用動力公司地麵係統分部授權製造，最大輸出功率可達1103千瓦，遠遠超過Mk3上安裝的美製AVDS-1790發動機，且成本更為低廉。
更為難得的是，MTU833的體積較小，這使得Mk4車身前方的發動機罩外觀平整，不像Mk3一樣高高隆起，對改善坦克乘員的視野十分有利。與MTU833發動機匹配的是德國倫克公司的RK325自動變速箱。
這種自動變速箱體積雖很小，傳動效率卻很高，它有5個前進擋、兩個倒擋，而不像前幾代的變速箱僅有兩個前進擋和一個倒擋。
車身懸掛係統變化不大，仍采用彈簧減震器，其減震衝程長達600毫米，足矣應付戈蘭高原的丘陵地貌，即使是在布滿岩石的河灘上，Mk4仍能以60公裏的時速行進。此外，Mk4還裝有輔助動力係統，在主引擎停止工作的情況下，該係統可以為車載電池充電和向射擊係統提供電力保障。
“梅卡瓦”Mk4的主炮仍沿用Mk3坦克上的120毫米滑膛炮，但反後坐裝置已改用壓縮氣體作為儲能元件，而不是以前慣用的螺旋彈簧。
這一改性不僅使反後坐裝置的直徑減小了約100毫米，而且允許火炮使用更大的膛壓發射彈丸，使彈丸的速度提高、穿甲能力增大。該炮的另一個特征是使用了新的熱防護套，導熱性更為均勻，這樣炮管溫度變化所導致的形變更小，從而提高了火炮的射擊精度。
據說以色列國防軍借鑒了“豹”2A6坦克及“勒克萊爾”坦克的火力增強方案，為Mk4專門研製了一種新型穿甲彈，該彈具備較高的初速和精度。除此之外，Mk4的主炮還可發射近年來新出現的反人員／器材穿甲彈和激光製導反坦克炮射導彈。
輔助武器為數挺762毫米機槍以及1門60毫米內置迫擊炮。選用60毫米迫擊炮作為輔助武器是“梅卡瓦”坦克的一大特色，“梅卡瓦”Mk4繼續保持了這一特色。
該炮可從後膛裝彈，彈道彎曲，在城市作戰中可殺傷隱藏於建築物後麵的武裝人員。當敵方反坦克導彈襲來時，它能快速發射煙幕彈等幹擾彈藥，讓來襲導彈找不準方向、徒勞無功。
此外，Mk4的車身後方新增了兩具旋轉式彈匣，每隻彈匣可容納5發炮彈，炮彈的類型由車載計算機統一管理。彈匣被安置在炮塔內一個獨立空間裏，以防止車內彈藥爆炸而造成對乘員的傷害。
裝填手隻要按下選擇按鈕便可找到所需的炮彈，然後將其送入炮膛。因此，Mk4雖然不具備類似“勒克萊爾”坦克及日本90式坦克那樣的自動裝彈功能，但這兩個彈匣同樣使裝填手的效率得到了顯著的提高。除這10發炮彈之外，坦克的其他彈藥均被存放在炮塔下方的支架當中。
這種將大量彈藥置於車身之中的作法在以色列國內曾引起過不小的爭議，塔爾將軍便公開批評這種設計對坦克乘員的安全性極為不利，主張還是應當將彈藥置於車身的底部。
但也有意見提出將彈藥置於車底又會增加裝填手的操作難度，同時將彈藥置於主炮尾部亦不甚合理，認為應將彈藥移至最為安全的車尾存放。
“梅卡瓦”Mk4火控係統的核心為埃比特係統公司生產的“奈特”-3瞄準係統的改進型，追加裝配了以軍最新研製的自動跟蹤係統。
該跟蹤係統以第三代紅外夜視儀為基礎，可根據目標的移動情況自動計算射擊數據，且自帶專用減震器，保證在瞄準時絲毫不受車身顛簸的影響。另外，Mk4還為射手專門配備了一部高精度熱成像儀，在夜間和惡劣氣候條件下作戰時，它可以幫助射手鎖定目標。
由於以色列軍隊長年在加沙地區同巴勒斯坦武裝進行巷戰，巴勒斯坦民兵經常利用城市建築物為掩體向以軍坦克發動偷襲，這就對坦克的外界感知能力提出了更高的要求，為此，Mk4為每個乘員配備了外部偵察用監視器，可將車身四周的情況如實反映給每一位乘員。
當坦克需在市區作長時間停留時，4名車組人員還可分工負責監視方向。相對於目前世界上的大多數主戰坦克都隻是車長席才安裝有全景監視器，Mk4的這一設計無疑有助於提升裝填手和射手作戰參與程度和減輕車長的負擔。
當然，車長還另行配有專用的情報和通訊設施，為其製定坦克的行動方案提供信息支持。有消息說，埃比特係統公司還為Mk4坦克研製了煙幕發生器、無線電幹擾器和激光探測、預警裝置，但以色列官方尚未向外界透露這些子係統的詳情。
防護能力是衡量坦克性能的一個主要指標，對於一貫輕規模、重質量的以色列軍隊來說，坦克的生存能力更是其裝備建設中的重中之重。以軍認為，僅僅依靠完善坦克的戰場信息獲取能力遠不能滿足城市作戰的需要，要想在混亂而又多變的巷戰中立於不敗之地，坦克必須具備充分的抗打擊能力。
因此，“梅卡瓦”係列坦克一直堅持“防護為基礎、保護乘員為中心”的原則，大膽地突破了坦克火力、機動和防護三大性能平衡的觀念。在Mk4的研製過程中，以軍提出了綜合利用各類手段，在單車上實現協同防禦的概念，這一概念又被稱為“立體防禦”。
Mk4雖然是主要著眼於城市作戰而開發的坦克，但其正、側麵的裝甲厚度卻幾乎與伊拉克戰爭中的“挑戰者”2坦克相當，防護部分的重量約占整車重量的75%，比其他坦克的50%要高許多。難怪其自重高達65噸，是世界上最重的主戰坦克之一。
Mk4采取新的裝甲防護措施，其外形與前幾型相比有明顯變化，整個炮塔外形如飛碟，形狀扁平，四周帶有複合裝甲，正麵裝甲呈楔形。這種獨特外形有效地減少了正、側方的暴露麵積，極易導致敵方武器在命中時產生滑彈，對於防禦從屋頂等高處射來的輕型武器尤為有效。
炮塔的頂部也裝有瓦片狀的模塊裝甲，僅20-30毫米厚的炮塔裝甲就能抵禦反坦克導彈等重型武器從正前方以70°角的襲擊，而且隻要不被敵彈瞬間擊穿，炮塔的傘狀結構便可迅速將來彈的能量分散。
除了炮塔設計獨特外，整體式火炮防盾設計也讓人稱讚。防盾蓋板可隨著火炮的俯仰而滑動。無論俯仰到什麼角度，它都能對炮塔內電子係統和火炮俯仰裝置進行滑動保護。然而，當把炮塔和車身最大限度地“壓扁”，又在車頂加裝了堅實的裝甲之後，坦克乘員和裝備如何出入車艙便成了一個難題。
對此，Mk4的設計師又獨辟蹊徑，4名乘員均經由車長室旁一個小艙門進出車艙，而彈藥等裝備則通過車身後部的艙蓋安放到車內。這樣既保證了人員出入和彈藥裝卸的方便，又可不犧牲坦克的安全性能。
像“梅卡瓦”Mk3一樣，Mk4的車身四周也掛有相同的模塊化複合裝甲，後者的模塊化複合裝甲更先進，主要是它的複合裝甲組件用了新材料，裝甲結構樣式也有新變化。
為了加強駕駛員的防護，以色列的設計師甚至還在駕駛艙的內壁上也敷設了一層輕型裝甲。由於地雷是巴勒斯坦武裝部隊的常用武器，所以以色列軍方專門對Mk4的底部裝甲進行了強化，使其足以應付強力地雷的衝擊。
此外，以色列軍方一向對坦克的主動防禦係統抱有濃厚的興趣，據悉，以色列國防部正在同拉斐爾公司商洽為Mk4加裝車載反導彈係統，該係統可對飛行中的反坦克導彈進行攔截。有了這些防禦利器，Mk4在麵對巴勒斯坦武裝部隊的單兵武器時簡直就可以說是無敵的“鋼鐵巨獸”。
以色列起初於2003年3月訂購了3輛Mk4樣車，並計劃以每年50輛的速度裝備部隊。如果這一計劃能夠順利實施的話，到2014年時，以軍將裝備500輛以上的Mk4型坦克，加上目前已經擁有的1700餘輛“梅卡瓦”1、2、3型坦克，其陸戰實力足以傲視中東。但外界認為，從以色列目前的軍費規模來看，該國將很難如期完成這一計劃。
變型車
梅卡瓦155毫米自行火炮：該車係索爾塔姆公司用梅卡瓦坦克底盤發展而成的。
安裝推土鏟/掃雷設備的梅卡瓦坦克：該車係車體前下裝甲板上裝有以色列自己設計和製造的掃雷設備和推土鏟的梅卡瓦坦克。
排級通信型梅卡瓦坦克：該車係裝有附加通信設備和附加天線的梅卡瓦坦克。