本路線提供梅窩碼頭往來南山、貝澳、長沙及塘福的巴士服務（每日早上部份班次延長至水口），前身可追溯至1969年6月由聯德巴士公司營辦的無編號路線，往來梅窩至塘福，1973年5月11日聯德巴士公司、昂平巴士公司及大澳公共巴士公司合組新大嶼山巴士（1973）有限公司（簡稱「嶼巴」），1974年12月1日起配合嶼巴大幅度重組路線及編訂路線編號，正式編為4號線，改為往來梅窩至長沙，1980年4月1日起延長至塘福，1983年12月1日起改以「一人模式」運作，取消所有雙向分段收費，1993年起增派空調巴士行走。

本路線方便乘渡輪的乘客前往長沙及塘福旅遊或渡假，雖然島上居民對公共運輸需求不大，但每逢假日，大量遊客都會前來大嶼山參拜島上的寺廟，及遊覽島上的寶蓮寺、大澳、東涌或在梅窩、塘福等地度假等，因此本路線需求急增。本路線服務範圍已被1號線完全覆蓋，因此2001年5月21日起再次提供雙向分段收費，取代客量偏低的7號線（當時改稱7P線，已取消），在本路線服務時段以外，由1號線的雙向分段收費提供服務，2005年4月4日起改為全空調服務，2006年2月6日起平日改為袛在上下午時段各開出數班車（星期六往塘福方向則在中午起每小時開出一班車至傍晚止），2013年3月3日起，取消繞經貝澳巴士總站班次，2022年5月30日起，星期六下午由塘福開出班次取消，平日班次亦明顯削減。本路線與1號線完全重疊；惟後者於假日有不少郊遊人士乘搭導致經常頂閘，加上受羗山道及大澳道地勢陡斜及路面狹窄影響，而不能使用雙層巴士行走，本路線而起「執雞」作用。

為應付假日大量往來大嶼山市民的需求，早於1977年5月30日，嶼巴向中巴借用了一輛矮車身佳牌阿拉伯五型巴士（LS43），以測試雙層巴士行走大嶼山的可行性，其後嶼巴在1979年4月13日透過利萊（後改稱利蘭，已被瑞典富豪汽車收購）香港總經銷商新英華汽車簽約，訂購兩輛利蘭勝利二型巴士。嶼巴首輛利蘭勝利二型雙層巴士，編號為LD01（車牌號碼CC9088），於1980年2月1日登陸大嶼山，亦成為嶼巴歷來第一輛登記的雙層巴士。此車與另一輛勝利二型新巴士於同年4月2日正式投入服務，主力行走本路線，高峰期嶼巴曾擁有15輛利蘭勝利二型雙層巴士（LD01-LD15）。

由於嶼巴利蘭勝利二型（LD）在地勢險要的大嶼山受盡限制，尤其是不能服務假日期間客量驚人的梅窩至東涌、昂坪、大澳等路線，長期只能活躍於嶼南路一帶，令巴士空有高載客量卻不能盡展所長。再加上1992年，冠忠巴士集團全面收購了嶼巴後，每逢周末假日，冠忠都以載車渡輪運來旅遊巴士以支援假日的遊客（當年青嶼幹線尚未落成，因此巴士只能以水路前往大嶼山），令勝利二型加速其退出歷史舞台的速度，本路線的利蘭勝利二型亦因而退下火線，改派單層巴士（初時五十鈴，後期改為以單層MAN A91（MN））行走，1993年嶼巴更將旗下十輛勝利二型轉讓給剛投得原中巴的26條巴士路線的城巴。而餘下的五輛利蘭勝利二型短時間在嶼巴服役後，一直待在梅窩車廠，直至2001年才全數拆卸。

2017年，因應梅窩舊墟新住宅項目（居屋銀河苑及銀蔚苑）於2018年第三季落成入伙，及東涌道改善工程早於2009年2月竣工，嶼巴在借用新巴未出牌的Enviro400 Euro V（3839）雙層空調巴士試行東涌道試驗成功後，決定引入雙層空調巴士服務嶼南區，並訂購14輛Enviro 400 Euro V（與新巴的同款巴士（3800-3859）相似）。該批巴士於2018年6月起陸續抵港，並於2019年1月19日起正式引入於3M線行走。

最終嶼巴於2019年7月正式批准Enviro400 Euro V巴士於本路線行走，隨即於同年7月9日下午首次派出該款巴士（AD14／VU6370）服役本路線，繼3M線後成為嶼南區第二條引入該款雙層巴士的路線，也是繼利蘭勝利二型（LD）於1995年退下火線，相隔24年後本路線再次出現雙層巴士，也令長沙、塘福一段嶼南道再次有雙層巴士行走。不過，要到2021年1月起，此款巴士才獲常規行走本路線。