バイオセーフティーレベルの一つで、危険性が極めて高いもの。
個人に対しても地域社会に対しても危険性が高く、扱う病原体が人間や動物への重大な疾病の原因となり、かつ罹患者より他の個体への伝播が、直接または間接に起こり易いもの。有効な治療法と予防手段が存在しない場合。
実験は、独立した専用の建物を使用し、隔離域とそれを取り囲むサポート域を設ける。立ち入り制限された廊下、二重ドアとエアロックにより外部と隔離された実験室を用いる。床・壁・天井は耐水性かつ気密性のものを用い、作業台と共に洗浄・消毒可能なようにする。常時高性能フィルターを通して外部から実験室内に空気の流入を行なう。排気は二重高性能フィルターにより除菌してから大気中に放出する。排水や廃固形物は全て加熱滅菌(290℃)し、冷却後に一般下水へ放出する。実験は完全機密型の生物学用安全キャビネットの中で行なうか、またはバイオハザード用宇宙服を身につけて行なう。作業名簿に記載された者以外の立ち入りは禁止する。
BSL-4に分類されているものは、1980(昭和55)年の国立予防衛生研究所(現国立感染症研究所)発表では9種類あり、エボラ出血熱、マールブルグ病、ラッサ熱、クリミア・コンゴ出血熱、ヘルペスB、ボリビア出血熱、アルゼンチン出血熱、黄熱病、痘瘡(天然痘)である。なお、痘瘡(天然痘)は現在、臨床的には根絶されている。