C4-kasvi on kasvi, joka yhteyttää käyttäen C4-yhteyttämistä, jossa hiiltä siirretään nelihiilisenä orgaanisena happona. C4-kasvien mesofyllisoluissa on PEP-karboksylaasientsyymiä, jonka avulla kasvi sitoo hiilen CHO3-muodossa fosfoenolipalorypälehappoon (PEP).
C4-kasvien uskotaan syntyneen noin 40 miljoonaa vuotta sitten, mitä tukee oligoseenikaudella tapahtunut hiilidioksiditasojen aleneminen, yhdistettynä mahdollisesti korkeisiin lämpötiloihin ja rajoitettuun veden saatavuuteen. C4-yhteyttäminen näyttää syntyneen 65 kertaa itsenäisesti 15 heimoon koppisiemenisissä kasveissa. Se on ilmeisesti yleistynyt 7–6 miljoonaa vuotta sitten mioseenikaudella.
C4-kasveja on 1 % kasvilajeista ja 5 % kasvibiomassasta, mutta ne sitovat 30 % kaikkien kasvien sitomasta hiilidioksidista. C4-kasveja ovat myös muutamat tärkeät viljelykasvit, kuten maissi, durra, hirssit, amarantit ja sokeriruoko.
C4-kasveilla on useimmista C3-kasveista poiketen johtojännetupet, mikä näkyy lehden poikkileikkauksessa niin sanottuna Kranz-anatomiana. Siinä johtojännetupet näkyvät johtojänteiden ympärillä ympäröivästä parenkyymisolukosta poikkeavina, rengasmaisina rakenteina.
C4-kasveja tavataan lähinnä vain maapallon lämpimillä seuduilla, päiväntasaajalta noin 45° leveyspiireille. Viileämmillä alueilla, lähempänä maapallon napoja C3-kasvit ovat selvästi yleisempiä kuin C4-kasvit.