Après la mise en service du prolongement à Mairie-de-Montrouge en mars 2013, la ligne 4, automatisée, poussera en phase 2 vers Bagneux à la rencontre de la ligne 15 sud du Grand Paris Express. Les lourds travaux de prolongement en cours s’accompagnent d’une adaptation des stations existantes en prévision d’une automatisation de la ligne qui coïncidera avec la fin du chantier fin 2020-début 2021.
En 1929, le département de la Seine décide le prolongement du métro au-delà des limites de la capitale. 15 extensions sont retenues parmi lesquelles celle de la ligne 4 jusqu’à la Vache-Noire, aux portes d’Arcueil. Trois stations sont prévues, Mairie-de-Montrouge, Cimetière-de-Bagneux et Carrefour-de-la-Vache-Noire. Bien que les prolongements de la ligne 9 à Pont-de-Sèvres et de la 1 à Château-de-Vincennes soient ouverts dès 1934, l’extension de la 4 à Bagneux restera à l’état de projets pendant de longues décennies. Au milieu des années 70, alors qu’est publiée la liste des prolongements à réaliser à court et moyen terme, il est toujours prévu que la ligne 4 soit prolongée à Montrouge en première phase avant d’atteindre Bagneux. L’ouverture d’une station à Montrouge est inscrite au titre des opérations prioritaires au programme triennal de la région. Ce caractère d’urgence ne fera pas véritablement avancer le dossier et il faudra encore être patient. La ligne 4 pourtant est la deuxième du métro en termes de fréquentation juste derrière la ligne 1. Au milieu des années 60, elle a été comme elle modernisée, dotée de rames sur pneus MP 59 tandis que la longueur de ses quais était portée à 90 m.
C’est dire si la relance du projet au début des années 2000 a été accueillie favorablement. Il ne s’agit plus désormais d’atteindre la Vache-Noire mais le cœur de Bagneux. Il y a trois stations à construire, Mairie-de-Montrouge, comme en 1928, Verdun-Sud, au niveau du cimetière de Bagneux, et Bagneux, près du parc Cosson. Le prolongement sera réalisé en deux phases, d’abord jusqu’à Montrouge, puis vers Bagneux.
La première partie du chantier commence à Porte-d’Orléans, où les installations doivent être remaniées pour permettre le prolongement vers Mairie-de-Montrouge. La disposition de la station, terminus depuis l’ouverture de la ligne en octobre 1909, crée une contrainte supplémentaire. Jusque dans les années 20, le métro établit une part de ses terminus en boucles pour faciliter le retournement des rames. C’est précisément le cas à Porte-d’Orléans, où la station est dotée de trois voies à quai avec une boucle (à double voie) en arrière-station. Le prolongement doit donc venir se connecter sur ces installations qui ne seront plus utilisées pour le retournement des trains. Un remaniement du plan de voies s’impose alors que Porte-d’Orléans est appelée à devenir une simple station de passage. Jusqu’alors, une voie servait d’arrivée tandis que deux autres voies au débouché de la boucle étaient utilisées alternativement pour le départ. Au final, une seule voie est conservée tandis que le quai direction Porte-de-Clignancourt est élargi sur l’emprise de la seconde voie supprimée.
