Architektura 4-bitowa to architektura systemu przetwarzania danych komputera oparta na 4-bitowych jednostkach informacji. Oznacza to, ze za każdym odczytem lub zapisem do pamięci operacyjnej komputera lub w wewnętrznych transferach procesora używa się dokładnie czterobitowych porcji danych.
Ze względu na ograniczoną do 16 adresów, architektury 4-bitowej nie odnosi się do przestrzeni adresowej.
Procesor Intel 4004, pierwszy komercyjnie dostępny procesor na pojedynczym układzie scalonym - drugi na świecie (po F14 CADC) mikroprocesor - miał architekturę 4-bitową.