Peserta didik yang memiliki bakat dalam bidang akademik tertentu bisa mengikuti klub belajar. Dalam klub belajar akan mendapatkan fasilitas yang lebih dari teman-temannya yang tidak mengikuti klub. Fasilitas tersebut berupa pembinaan oleh alumni, guru, dan pembina khusus klub dari guru bidang studi dan dosen. SMAN 4 Denpasar memiliki 11 klub belajar diantaranya Klub Biologi, Fisika, Matematika, Kimia, Astronomi, Komputer, Ekonomi, Geografi dan Kebumian, Bahasa Inggris, Bahasa Jerman, dan Klub Bahasa Jepang.
SMA Negeri 4 Denpasar berdiri pada tanggal 29 Juli 1982 di kawasan Perumnas Monang - Maning Denpasar (saat itu masih bernama SMA Negeri 4 Denpasar). Namun pada saat itu gedung SMA Negeri 4 Denpasar belum berdiri, maka untuk sementara kegiatan belajar mengajar dilaksanakan di SD Negeri Tulang Ampian. Saat itu jumlah siswa SMA Negeri 4 Denpasar adalah yang paling banyak di antara jumlah siswa dari SMA lain yang ada di Kab. Badung.
Akhirnya pada tanggal 4 Januari 1983, gedung SMA Negeri 4 Denpasar telah rampung dikerjakan, dan kegiatan belajar mengajar dilaksanakan di gedung yang baru dengan jumlah empat kelas. Drs. I Wayan Jigera, selaku kepala sekolah saat itu, berjuang dengan gigih serta kerja keras bersama para guru dan pegawai untuk melaksanakan perbaikan-perbaikan lingkungan seperti membuat kebun, jalan setapak dan sebagainya. Beliau menjadi kepala SMA Negeri 4 Denpasar hingga 1990. Hasil kerja keras yang telah dilaksanakan akhirnya membuat SMA Negeri 4 Denpasar cukup dikenal di Propinsi Bali bahkan sampai ke luar daerah, terlebih lagi ditunjang oleh nilai Ebtanas yang konsisten dari tahun ketahun hingga saat ini. Hal ini ditandai dengan meningkatnya penerimaan siswa di Perguruan Tinggi favorit. Demikian pula sejak awal dilaksanakannya Ebtanas pada tahun 1985, siswa SMA Negeri 4 Denpasar mampu mempertahankan prestasi dalam perolehan nilai.
Dari tahun 1990 hingga tahun 1997 SMAN 4 Denpasar dipimpin oleh Drs. Made Sumerta. Pak Sumerta juga berupaya memimpin sekolah ini dengan penuh semangat, hingga hasil Ebtanas dan penerimaan siswa barunya tetap bertahan dengan kwalitas yang semakin baik. Dengan melihat hasil yang terus - menerus meningkat, maka pada tahun 1997, SMAN 4 Denpasar ditunjuk menjadi sekolah SBK yang pertama di Bali. Dimana cara penerimaan siswa barunya melalui 2 jalur yaitu : Jalur TPA dan NEM (Tes Potensi Akdemik dan seleksi NEM ).
Tahun 1997 hingga tahun1998 SMA Negeri 4 Denpasar dipimpin oleh Drs. Ketut Mustika, pada saat ini SMA Negeri 4 Denpasar ditunjuk menjadi sekolah unggulan tingkat Propinsi Bali. Pada tahun 1998 jabatan Kepala SMAN 4 Denpasar dijabat oleh Dr. I Wayan Rika MPd.
SMA Negeri 4 Denpasar tetap sebagai sekolah unggulan propinsi Bali dan pada tahun 2002 SMA Negeri 4 Denpasar menjadi Pilot Project KBK (Kurikulum Berbasis Kompetensi).
Prestasi gemilang dibawah kepemimpinan Dr. I Wayan Rika.MPd. terus diraih pada olimpiade baik tingkat nasional maupun internasional.
Kini SMAN 4 Denpasar telah dikenal sebagai sekolah terfavorit dengan predikat sekolah unggulan Bali, Sekolah Bertaraf Internasional (SBI), Sekolah Pilot Projek Kurikulum 2013, Sekolah Model dan Sekolah Rujukan. Pada tahun 2018 kepemimpinan sekolah dikomandani oleh mantan kepala sekolah berprestasi SMAN 1 Kuta Utara yaitu Dr. Drs. I Ketut Kerta, MPd. Dengan tangan dingin beliau karakter building para segenap steakholder sekolah mendapat porsi pembinaan yang lebih. Sehingga nuansa sosial budaya dan disiplin siswa menjai lebih dinamis.
Kini SMAN 4 Denpasar sejak bulan April 2020 dipimpin oleh I Made Sudana, SPd, Mpd yang merupakan guru fisika dan mantan wakasek kesiswaan. Ditengah pandemi Covid-19 ini merupakan tantangan terbesar di dalam menahkodai sekolah ini yang sarat dengan segudang prestasi