Samsung Galaxy Note 4 trang bị màn hình 5.7 inch độ phân giải 2560 x 1440 pixel, mật độ điểm ảnh 518ppi. Không chỉ có vậy, Samsung còn nỗ lực khá nhiều trong việc cải thiện chất lượng tấm nền OLED.Đánh giá của DisplayMate được đưa ra dựa trên nhiều bài kiểm tra kỹ thuật. Kết luận cuối cùng của công ty này là màn hình trên Note 4 tốt nhất trên thị trường di động ngày nay, qua mặt cả màn hình AMOLED trên Galaxy S5 và Galaxy Tab S.
Công nghệ AMOLED thường bị quá bão hòa và cho màu không chính xác. Dù vậy, Galaxy Note 4 không nằm trong trường hợp này. Ngay cả ở chế độ màn hình cơ bản Basic, thiết bị cho màu sRGB/Rec. 709 đúng nhất trong số mọi smartphone, tablet mà DisplayMate từng kiểm tra. Ngoài ra, Note 4 còn cho kết quả tốt ở các phép đo về góc nhìn và độ lóa màn hình.
Như đã nói thì Samsung đã dùng màn hình với mép được mài xuống về phía viền để tạo cảm giác thoải mái khi chúng ta sử dụng. Tuy vậy, họ lại không làm cho khung viền nhôm bảo vệ máy bên ngoài thấp xuống dưới màn hình, hệ quả là khi chúng ta thực hiện các thao tác vuốt hay kéo thì tay sẽ va vào viền bị đội lên không dễ chịu như Xperia Z3, iPhone 6 Plus hay Lumia 930. Vấn đề này được nói khá nhiều lần nhưng có lẽ Samsung cảm thấy người dùng của họ không quá khó chịu với nó nên sẽ không đưa ra nhiều thay đổi. Trước đó thì Galaxy Alpha ít bị tình trạng này, mặt phẳng khung máy thấp hơn 1 tí xíu so với mặt cắt của màn hình. Viền cao hơn màn hình giảm khả năng vỡ nếu bị rơi.
Cuối cùng, màn hình trên Galaxy Note 4 tiết kiệm điện hơn 14% so với Note 3 và 40% so với các tấm nền 1080p khác đang dùng trên HTC One và Sony Xperia Z2.