Giống như những gì mà người dùng mong đợi, hiệu suất máy ảnh tổng thể của Pixel 4 là thực sự tốt. Điện thoại có khả năng đo sáng phơi sáng chính xác trong ánh sáng mạnh, chi tiết tuyệt vời trong nhà và ngoài trời. Độ phơi sáng trong điều kiện ánh sáng yếu cũng khá đẹp. Hơn nữa, DxOMark rất ấn tượng với hiệu suất của camera tele vào ban ngày và khi chụp ảnh tĩnh trong nhà.
Trong khi đó, khả năng quay video cũng khá mượt mà nhờ tính năng tốc độ khung hình thích ứng, trong khi khả năng ổn định hình ảnh khá tốt. Google còn cung cấp một bản demo ngắn trong video để mọi người tự xem.
Mặc dù vậy cũng có một số nhược điểm xảy ra trên Pixel 4. Các chuyên gia đã tìm thấy một số yếu điểm khi quay video chuyển động nhanh, phân phối màu trong các tình huống, mất chi tiết khi thu phóng tầm ngắn và một số tạo tác trong một số ảnh như hiệu ứng Moire.
Dẫu vậy, DxOMark dành lời khen cho Pixel 4 về tổng số điểm khi so sánh với các đối thủ trực tiếp, với tổng điểm cho Pixel 4 là 112, đặt nó ở vị trí thứ 8 và xếp ngang với Mate 20 Pro, tốt hơn OnePlus 7 Pro và Honor 20 Pro, nhưng lại thua Galaxy S10+.