En 1970, la France, qui était déjà un constructeur aéronautique traditionnel, s'est lancée dans le développement de chasseurs de 4e génération. De ce travail, deux plans ont émergé : le Dassault Mirage 2000, un chasseur léger qui continue de voler aujourd'hui, et le Dassault Mirage 4000, qui malgré d'excellentes performances, n'a finalement pas connu le succès.

Également appelé Super Mirage 4000, l'énorme Delta a été conçu pour agir confortablement comme un intercepteur à longue portée ou un chasseur-bombardier, similaire en taille, en poids et en performances au Sukhoi Su-27 Flanker russe et au McDonnell Douglas F-15 Eagle de les États-Unis. Les 2000 et 4000 ont été développés en parallèle, le premier étant financé par le gouvernement français et le 4000 étant financé par Avions Marcel Dassault-Breguet Aviation.

Le constructeur a utilisé les connaissances acquises dans le cadre du projet Mirage F2 (annulé au cours de la décennie précédente) pour développer le M4000. D'une manière générale, le Super Mirage ressemblait à un Mirage 2000 plus grand, utilisant même le même moteur, le SNECMA M53 P-2, mais propulsé par deux de ces turboréacteurs. En fait, ces moteurs constituent l'une des rares contributions du gouvernement français au projet, autorisant Dassault à utiliser des M53 issus des stocks du programme Mirage 2000.  

Son premier vol a eu lieu le 10 mars 1979, un jour avant que le premier vol du Mirage 2000 fête son premier anniversaire. D'emblée, le prototype, sous les ordres du pilote d'essai Jean-Marie Saget, atteint des vitesses supersoniques ; cinq vols plus tard, le chasseur lourd dépassait Mach 2 (deux fois la vitesse du son). 

Pour couvrir la plus grande consommation des deux moteurs, le 4000 transportait trois fois plus de carburant que son « petit frère ». Il avait également des canards et utilisait de la fibre de carbone et du bore dans sa construction, réduisant ainsi le poids et améliorant les performances de l'avion. Ainsi, même s'il était bien plus grand que le Mirage 2000, le Mirage 4000 conservait néanmoins une bonne maniabilité, caractéristique de cette famille de chasseurs français. 

En termes d'armement, le grand delta disposait de 11 points d'appui et d'une capacité de huit tonnes d'armes diverses, parmi lesquelles des missiles air-air à courte et moyenne portée, des bombes conventionnelles ou guidées, des roquettes, des missiles air-sol et autres, ainsi que ainsi que les chars, les sous-ailes et les traditionnels canons DEFA de 30 mm.

Le Mirage 2000 rivalisait avec des avions de combat plus légers, comme le F-16 Fighting Falcon, et fut le remplaçant naturel du Mirage III, rapidement adopté par l'Armée de l'Air française. Le Mirage 4000 n'a cependant pas attiré l'attention de son propre gouvernement et Dassault a concentré ses efforts sur l'exportation. Malgré tout, seuls deux pays se sont montrés intéressés par le projet : l’Arabie saoudite et l’Iran, qui ont entamé des négociations pour l’achat de l’avion, mais n’ont pas abouti. 

Le Royaume saoudien a fini par acquérir deux avions : le paneuropéen Panavia Tornado et le nord-américain F-15, deux modèles toujours exploités par le pays. L’Iran, à son tour, a connu la Révolution islamique de 1979, qui l’a amené à rompre ses relations amicales avec l’Europe et les États-Unis, dont les effets se font encore sentir aujourd’hui. 

Sans clients, le projet Mirage 4000 a fini par être annulé. L'avion a continué à voler comme plate-forme d'essais et de démonstration technologique, notamment pour le développement du projet ACX, qui a donné naissance à la Dassault Rafale, actuellement un succès commercial pour l'entreprise française. Au cours de sa « carrière », le Mirage 4000 a effectué plus de 360 ​​vols. Le seul prototype construit est conservé au Musée de l'Air et de l'Espace, à Paris.