Figlio primogenito di Tommaso I conte di Savoia e di Margherita figlia di Guglielmo I conte del Genevese, Amedeo IV nacque intorno al 1195 a Montmélian. Vari documenti attestano la sua attività diplomatica a fianco del padre e quando questi venne nominato vicario imperiale, Amedeo agì come suo rappresentante in molte occasioni in diverse città del Piemonte e della Liguria.
Tommaso I morì nel 1233 e Amedeo, come primogenito, ereditò i titoli paterni, tuttavia due dei suoi sette fratelli, Aimone e Pietro, si opposero pretendendo la spartizione dei domini. La questione fu risolta nel 1234 con un accordo che lasciava ad Amedeo l'intero stato mentre ai fratelli andarono dei benefici.
Nel 1235 Amedeo assegnò in feudo la parte italiana dei suoi possedimenti al fratello Tommaso che lo aveva appoggiato durante la contesa per l'eredità, lo nominò inoltre suo luogotenente durante le sue assenze e stabilì che Tommaso gli sarebbe succeduto se fosse morto senza lasciare eredi diretti. Nello stesso anno Amedeo firmò un trattato di pace valido venti anni con il comune di Torino, probabilmente grazie alla mediazione di Tommaso. Le disposizioni in favore del fratello Tommaso crearono problemi con i due generi di Amedeo: Manfredi III di Saluzzo e Bonifacio II di Monferrato.
Margherita di Provenza e Eleonora di Provenza figlie di Beatrice di Savoia sorella di Amedeo divennero rispettivamente regina di Francia e regina di Inghilterra sposando la prima Luigi IX di Francia (1234) e la seconda Enrico III di Inghilterra (1235). Questi matrimoni ovviamente accrebbero il prestigio della casa Savoia sulla scena internazionale.
Sostenitore dell'impero, nel 1238 Amedeo fu nominato legato imperiale per la Lombardia dall'imperatore Federico II che i Savoia sostennero anche contro il papa Innocenzo IV. L'alleanza tra i Savoia e l'impero parve interrompersi nel 1239 con la scomunica dell'imperatore ma fu ribadita nel 1247 con il matrimonio di Manfredi di Sicilia, figlio di Federico II, con Beatrice figlia di Amedeo e vedova di Manfredi III di Saluzzo. Per il riavvicinamento a Federico II Amedeo e il fratello Tommaso vennero scomunicati e la scomunica fu tolta solo dopo la morte dell'imperatore.
Amedeo IV morì nel castello di Montmellian l'11 luglio 1253 dopo aver designato come successore il figlio Bonifacio.
Dalla prima moglie Margherita di Borgogna sposata nel 1217, Amedeo aveva avuto due figlie: Beatrice e Margherita.
Dalla seconda moglie Cecilia del Balzo sposata nel 1244 nacquero Bonifacio, Beatrice, Eleonora e Costanza.