Родился 11.04.1348. Старший сын императора Иоанна V и его жены Елены Кантакузин. До 1371 Андроник считался наследником престола. После истории с отказом Андроника выплатить венецианцам деньги за отца обиженный император лишил его прав на трон и передал их второму сыну Мануилу.

В 1373, когда Иоанн V находился вместе со своим сюзереном Мурадом I в Малой Азии, Андроник и сын султана, Санджи, сговорились и подняли мятежи против отцов. Мурад подавил восстание, своего сына ослепил и посоветовал сделать то же самое с Андроником и его сыном (будущим императором Иоанном VII).

Однако Иоанн V, рискуя навлечь на себя гнев султана, распорядился произвести ослепление не до конца (когда раскалённый металлический прут — орудие казни — держали перед глазами ослепляемого непродолжительное время, зрение ухудшалось, но совсем не исчезало). Андроник потерял один глаз, а вскоре бежал из заключения и укрылся в Галате.

Летом 1376 он выпросил помощь у генуэзцев и обратился с такой же просьбой к Мураду I. Обрадованный удачей султан дал мятежнику 10 тыс. воинов. 12.08.1376 после недолгой осады Константинополь был взят; отца и брата Мануила узурпатор посадил в темницу. За предоставленных наёмников Андроник вернул под власть османов города на п-ве Галлиполи, захваченные в своё время Амадеем Савойским.

В 1379 Иоанн V и Мануил Палеологи сумели бежать к тому же Мураду I. На этот раз султан выделил войска против Андроника. 1.07.1379 солдаты Иоанна и Мануила ворвались в Константинополь. Андроник не сдавался, целый месяц в городе шли бои и 4.08.1379 Влахернский дворец, в котором укрылся Андроник, пал.

Андроник IV вновь перебрался в Галату, прихватив с собой в качестве заложника престарелого патриарха Иоасафа Кантакузина. Спустя два года султан, которому выгодна была нестабильность в верхах империи, заставил Иоанна V "простить" Андроника, снова объявить его наследником и дать в удел северные города Фракии.

В 1385 Андроник снова восстал против отца, был разбит, сдался и вскоре умер.