W pierwszej połowie 1934 r. (wg [2]- prace nad nim ruszyły wiosną 1935 r.) inż. Zbysław Ciołkosz opracował w Państwowych Zakładach Lotniczych projekt lekkiego samolotu myśliwskiego (LSM). Stanowił dalsze rozwinięcie koncepcji samolotu szkolno-myśliwskiego PZL-33. Pierwszy projekt PZL-39 był konstrukcją drewnianą ze składanym podwoziem, jak w PZL-33 i silnikiem rzędowym DH ”Gipsy King” lub projektowanym PZL-WS ”Foka”. Ze względu na konstrukcję podwozia, niemożliwe było zastosowanie nart, a zatem PZL-39 nie był dopuszczony do startu i lądowań na silnie zaśnieżonych lotniskach. Ponadto nie był przystosowany do lotów nocnych a jego pułap, operacyjny wynosił zaledwie 1500 m.

Na początku 1936 r. PZL-39 w tej postaci był oferowany lotnictwu wojskowemu. Po utworzeniu Lubelskiej Wytwórni Samolotów, inż. Zbysław Ciołkosz został zatrudniony tam na stanowisku Dyrektora Technicznego. PZL-39 przeznaczono do budowy w Lublinie pod nazwą LWS-1. Okazało się jednak, że numer 1 został zarezerwowany dla Lublin R-XXA i PZL-39 otrzymał oznaczenie LWS-4.

W tym czasie konstrukcję kadłuba zmieniono na metalową, spawaną z rur stalowych. Jako napęd wybrano silnik PZL ”Foka” (wg [3]- samolot LWS-4 miał posiadać silnik gwiazdowy). Samolot miał służyć do osłony własnych samolotów towarzyszących i do zwalczania samolotów nieprzyjaciela działających na wysokościach do 1500 m (!) oraz miał być niezdolny do działań nocnych i zimowych (!). Wg koncepcji Departamentu Aeronautyki miał stanowić wyposażenie 18 eskadr myśliwskich (180 samolotów) w latach 1939-42. Był również przewidziany jako samolot szkolno-myśliwski. Do napędu prototypu zamierzano zastosować amerykański silnik Ranger V-770SS. Planowano produkcję 210 egz.: w LWS od stycznia 1937 r. (wg [2]- od kwietnia 1937 r.) do lipca 1938 r. miano zbudować 130 egz., dalsze 80 egz. w PZL WP-2 w Mielcu od września 1938 r. do końca stycznia 1939 r. Projekt nie został jednak zaakceptowany, w tym czasie LWS-4 znacznie ustępował zagranicznym samolotom myśliwskim. Poprawienie projektu stało się nierealne. W wyniku katastrofy bombowca PZL-30BII (7.11.1936 r.) inż. Ciołkosz został zwolniony z LWS, odchodząc na niższe stanowisko do PWS. Odejście konstruktora w atmosferze niesławy spowodowało zupełny spadek zainteresowania samolotem LWS-4.

Konstrukcja:
Jednomiejscowy dolnopłat o konstrukcji początkowo drewnianej, później mieszanej.
Skrzydło drewniane, dwudźwigarowe, usztywniono zewnętrznie ścięgnami z taśm stalowych.
Kadłub spawany z rur stalowych. Kabina zakryta.
Podwozie klasyczne składane w locie, miało golenie chowane w skrzydło, koła natomiast, przylegając do siebie, pozostawały na zewnątrz w pozycji pionowej, w celu zabezpieczenia spodu kadłuba od zetknięcia się z ziemią.

Uzbrojenie- 2 zsynchronizowane karabiny maszynowe po bokach kadłuba.

Wyposażenie- radiostacja nadawczo- odbiorcza.

Silnik- rzędowy w układzie odwróconego V:
- w I wersji projektu- De Havilland DH ”Gipsy King” (”Double Six”) o mocy nominalnej 309 kW (420 KM) lub PZL-WS ”Foka” o mocy nominalnej 309 kW (420 KM, wg [4]- o mocy 331 kW / 450 KM).
- w II wersji projektu- 12- cylindrowy PZL-WS ”Foka” o mocy nominalnej 309 kW (420 KM).
- w prototypie- 8- cylindrowy Ranger V-770SS o mocy 258 kW (350 KM).
Śmigło metalowe, dwułopatowe.

Dane techniczne wersja l, konstrukcja drewniana, silnik PZL-WS ”Foka” (wg [1]):
Masa własna- 760 kg, masa użyteczna- 340 kg, masa całkowita- 1100 kg.
Prędkość max- 400 km/h, zasięg- 840 km, promień działania- (wg [4]- 420) km.

Dane techniczne wersja II, płatowiec o konstrukcji mieszanej, silnik PZL-WS ”Foka”. (wg [1]):
Prędkość max- 380 km/h, pułap operacyjny- 1500 m, zasięg- 840 km, promień działania- (wg [4]- 420) km.