עונת החפירות הרביעית במתחם כנסיית המרטיר המהולל היא המשך לשלוש עונות חפירה רצופות שהחלו בשנת 2017 (סטורצן 2021; Storchan and Albag 2019; Storchan 2021a). בחפירות התגלה מתחם כנסייה נרחב מהתקופה הביזנטית, הכולל כנסיית בזיליקה ובה קריפטה פנימית, קפלה נספחת וחצר גדולה; הובחנו שלושה שלבי בנייה לפחות (שלבים 1–3). השרידים הקדומים ביותר (שלב 1) נמצאו רק באזור הקריפטה והם אינם ברורים. רוב מתחם הכנסייה נבנה בשלב 2, המתוארך לאמצע המאה הו' לסה"נ, על פי כתובת ברצפת הפסיפס בחצר. שלב 3 מתוארך גם הוא על פי כתובת ברצפת הפסיפס של הקפלה, המתארת את הרחבת הכנסייה בסוף המאה הו' לסה"נ, במימון הקיסר פלביוס טיבריוס השני (Di Segni 2021). מתחם הכנסייה המשיך להתקיים בתקופה האומיית וננטש בתקופה העבאסית.

המשלחת הנוכחית התמקדה בשני שטחים שנחפרו בחלקם בעונות קודמות (איור 1): האחד נפתח בפינה הדרומית-מערבית של מתחם הכנסייה במטרה לחשוף את יסודות המבנה; והשני נפתח מדרום למתחם הכנסייה, ליד באר נתיב (ביר אל-חאג' ח'ליל). במהלך החפירה נערכו עבודות שימור כדי למנוע את הרס השרידים. במקרים אחדים כללו עבודות אלה הסרת אבנים רופפות והחלפתן וטיוח קירות. כמו בעונות הקודמות, החפירה נערכה במסגרת יוזמה חינוכית של רשות העתיקות לחשוף בני נוער לעבודת שדה ארכיאולוגית (Storchan 2021b).
 
הפינה הדרומית-מערבית של הכנסייה. בחפירות הקודמות בכנסייה התברר כי האזור הדרומי-מערבי של הכנסייה נבנה לתוך שרידים אדריכליים קדומים יותר. בחפירה הנוכחית נפתח שטח קטן בתוך המתחם משלב 3 ומחוצה לו (איור 2), במטרה לברר את אופי השרידים הקדומים לשלב זה.
החפירה בתוך מתחם הכנסייה נועדה לחשוף את יסודות הקירות התוחמים של המתחם. לשם כך הוסר חלק ממתקן לא ברור. מתחת למתקן התגלו שכבות מילוי לבן של אבני גיר כתושות, ללא ממצא קרמי. שכבות מילוי דומות נחשפו מחוץ למתחם, ועל כן נראה כי מילוי זה הונח לפני בניית הקירות בשלב 3. תמיכה נוספת להנחה זו נמצאה בתעלות יסוד שהכילו מילוי חום הניגש לקירות. מתחת למילוי הלבן נחשפו שרידי קיר שנבנה בכיוון מזרח–מערב משורה אחת של אבני גוויל; הוא תמך כנראה במילוי כאשר נבנה הקיר הדרומי של מתחם שלב 3. קיר זה נבנה ישירות על גבי קיר נמוך יותר בכיוון דומה, שנבנה מאבני גזית מסותתות היטב. זהו כנראה הקיר הדרומי המקורי של  המתחם משלב 2 (איור 3), אשר הוחלף בקיר משלב 3 בעת שהכנסייה הורחבה. הרחבתו דרומה של מתחם הכנסייה בכ-1.5 מ' נערכה כנראה כתוצאה מכשלים מבניים שאותרו בקירות המקוריים. הסלע בחלק זה של מתחם הכנסייה התגלה בעומק של כ-4 מ' מתחת לפני השטח.
בחפירה מחוץ למתחם הכנסייה נחשפו שרידי מבנה שכיוונו מעט שונה, וקירותיו נחתכו בתעלות היסוד של קירות המתחם המערביים משלבים 2 ו-3, ועל כן המבנה יוחס לשלב 1. מבנה קדום זה כולל שרידי קשת מרשימה (4.5 מ' רוחב; איור 4), שפורקה חלקית עם בניית הקירות המאוחרים במתחם. התכנית של הקשת והקירות הקשורים אליה לא התבררה לגמרי. בחפירת מבנה זה התגלה מכלול קרמי קטן, המתארך את המבנה הקדום משלב 1 למאה הה' לסה"נ.
 
השטח הדרומי הסמוך לבאר נתיב. בחפירות הקודמות שנערכו מדרום למתחם הכנסייה נחשפו שרידים של בריכה מרובעת ליד הבאר (סטורצן 2021: איור 18). הבאר נבנתה בתקופה הביזנטית והמשיכה לשמש עד התקופה העות'מאנית. במהלך החפירות בכנסייה, הבאר שפעה מים לאורך רוב חודשי החורף והתייבשה רק בקיץ. החפירה הנוכחית (איור 5) התמקדה בחלק של הבריכה הביזנטית שלא נחשף קודם לכן ובשני קירות טרסה המקיפים את הבריכה ומחברים אותה למתחם הכנסייה בצפון. בחפירה נחשפה מדרום לפיר הבאר בריכה נוספת קטנה יותר, שרוצפה בפסיפס לבן (איור 6). קרבתן של שתי הבריכות והבאר מרמזת שהן תפקדו יחד כמערכת מים הקשורה למתחם הכנסייה.
 
חפירות מתחם כנסיית המרטיר המהולל הן חלק מחפירות הצלה נרחבות שנערכות לאחרונה באזור רמת בית שמש. בעונת החפירות הרביעית, הקצרה יחסית, נחשפו שרידים אדריכליים משלבי שלבי הבנייה המוקדמים במתחם הכנסייה. בבדיקה שנערכה בפינה הדרומית-מערבית של המתחם נחשפו שרידי קיר המתחם משלב 2, שהוחלף בקיר משלב 3 המאוחר יותר — שניהם מתוארכים למאה הו' לסה"נ. בחפירה ליד באר נתיב נחשפו במלואן שתי בריכות מהתקופה הביזנטית.