Insgesamt gibt es (offiziell) weltweit nur wenige Laboratorien, die in diese Kategorie fallen. Als Gegenstand in Film und Fernsehen ist sie trotzdem sehr präsent: Wissenschaftler in Schutzanzügen arbeiten darin mit hochinfektiösen Erregern, die trotz aller Vorsicht doch entweichen und so ein Ausgangspunkt für ein Katastrophenszenario sind. Oder aber hier wird die Antwort auf einen katastrophalen Ausbruch gesucht.
Damit es in der Realität nicht zur Freisetzung von Biostoffen kommt, existieren in den BSL-4-Laboren zahlreiche Sicherheitsmaßnahmen. Alles beginnt mit der richtigen Arbeitskleidung. Diese wird vor Betreten des Labors in den aufeinanderfolgenden Kammern eines Schleusensystems angezogen. Straßenkleidung darf im Labor nicht getragen werden. Die Mitarbeiter ziehen diese aus und ziehen nach einer Dusche in der Schleuse eine Unterbekleidung an, über der danach Vollschutzanzüge getragen werden. Das längere Tragen der Vollschutzanzüge kann körperlich anstrengend sein, da sie die Bewegungsfreiheit einschränken und, je nach Material, auch schwer sind. Sie müssen den Träger schließlich nicht nur effektiv schützen, sondern auch widerstandsfähig gegen Chemikalien, Desinfektion, Abrieb und Verschleiß sein.
Diese Anzüge schützen nicht nur vor direktem Kontakt mit Probenmaterial und damit einhergehend vor der Gefahr einer Schmierinfektion. Sie werden auch von außen mit gefilterter Atemluft versorgt und stehen konstant unter Überdruck. So kann bei Beschädigung des Anzugs keine Luft aus dem Labor eindringen, in der durch Luft übertragbare Pathogene enthalten sind. Zur Arbeitskleidung gehören außerdem zwei paar Handschuhe, von denen das äußere dicht schließend am Anzug befestigt wird.
Während der Luftdruck im Anzug erhöht ist, um Pathogene draußen und vom Träger fernzuhalten, ist der Druck im Labor selbst niedriger als im Rest des Gebäudes. Die Wände, Decken und Böden des Labors sowie die Türen der Schleusen sind luftdicht. Falls es doch einen kleinen Schaden an der Außenhülle oder den Dichtungen geben sollte, können Pathogene über die Luft nicht in die Umwelt entweichen, solange der negative Druck erhalten bleibt. Durch diesen hermetischen Abschluss kann auch eine sichere Desinfektion mit Gasen gewährleistet werden.
Rein architektonisch gilt: Das gesamte Labor grenzt nie direkt an die Außenwand des Gebäudes an. Es gibt dazwischen noch immer einen Korridor oder andere Räume, die das Labor und die Außenwelt voneinander trennen.