Nach Welfs III. kinderlosem Tod im Jahre 1055 kam ein italienischer Neffe, der Sohn seiner Schwester Kunigunde und des Markgrafen Azzo von Este, nach Deutschland, um hier die reichen Eigengüter des Geschlechts in Besitz zu nehmen, die im schwäbisch-bayerischen Grenzgebiet lagen. Welf IV., der diese jüngere Linie einleitet, war ein kluger, wendiger, wandlungsfähiger Politiker, der, günstige politische Situationen rasch erkennend und ergreifend, zu den Fürsten gehörte, die in den wirren Zeiten des Investiturstreites und der ihn begleitenden innerdeutschen Kämpfe seinen Vorteil überall zu wahren wußte. Er war vermählt mit Ethelinde, einer Tochter Ottos von Norheim, schickte diese aber dem Vater nach dessen Sturz zurück und heiratete die Tochter des Grafen Balduin von Flandern. Der Parteiwechsel war für ihn lohnend, denn zu Weihnachten 1070 belehnte ihn König HEINRICH IV. mit dem bayerischen Herzogtum.
Die Belehnung Welfs war für Bayern, wie die Zukunft lehren sollte, ein Ereignis von großer Bedeutung, auch wenn Welf IV. von 1077-1096 das Herzogtum noch einmal entbehren mußte: die Periode der Wechselherzöge und der Kronlandepoche war jetzt für Bayern abgeschlossen. Sofort zeigte sich dann auch am Verhältnis Herzog Welfs zu HEINRICH IV., dass mit ihm das Herzogtum einer starken Hand anvertraut worden war. Die Stellung des bayerischen Herzogs in dem 1073 offen ausbrechenden Konflikt des Königs mit den Sachsen ist nicht ganz klar. Er scheint einerseits sich geweigert zu haben, dem König bei seinem Kampf gegen die sächsischen Aufständischen Hilfe zu leisten, mußte aber andererseits doch befürchten, dass eine Einigung HEINRICHS IV. mit Otto von Nordheim nur auf seine Kosten gehen konnte. Nach zwei von einander unabhängigen Nachrichten hätte HEINRICH im Oktober 1073 bei den Vorverhandlungen von Gerstungen Otto das bayerische Herzogtum wieder zugesagt, in das er dann auch anläßlich des im Februar 1074 endgültig abgeschlossenen Friedens wieder entsetzt worden sei. Zur Ausführung dieses Beschlusses, wenn wirklich ein solcher gefaßt worden sein sollte, ist es jedoch nicht gekommen. Vielleicht war aber die Sorge vor einer Restitution des Nordheimers die Ursache dafür, dass Welf IV. sich jetzt aktiv am Krieg gegen die Sachsen beteiligte: am 9. Juni 1075 nahm er mit bayerischen Truppen an der für den König erfolgreichen Schlacht bei Homburg teil.
Als auf der 1076 in Rom tagenden Fastensynode der Papst den deutschen König absetzte und bannte, zeigte die Reaktion auf die Bannung in Deutschland, dass HEINRICH die Festigkeit seiner Stellung überschätzt hatte. Blieb auch von den geistlichen Reichsfürsten der größte Teil auf seiner Seite, so benützten die weltlichen Fürsten doch überwiegend die willkommene Gelegenheit, dem Herrscher den Gehorsam aufzusagen. Auf dem Fürstentag von Tribur im Oktober 1076, der dem König die Krone absprach, wenn er nicht innerhalb eines Jahres vom Bann gelöst haben würde, befand sich neben dem ZÄHRINGER Berthold von Kärnten auch Welf von Bayern. Für HEINRICH IV. bedeutete die geschlossene Gegnerschaft der drei süddeutschen Fürsten, Bertholds von Kärnten, Welfs von Bayern und Rudolfs von Schwaben, dass ihm die Alpenpässe und damit der Rückweg von Italien gesperrt worden waren; doch jetzt bewährte sich die Königstreue der EPPENSTEINER, die ihm den Heimweg über Kärnten ermöglichten.
Auf einem Reichstag in Ulm im Mai 1077, der den aufständischen Adligen den Verlust ihrer Lehen und Besitzungen brachte, wurde auch Bayern Welf IV. abgesprochen, das Herzogtum jedoch nicht weiterverliehen; es blieb in der Hand des Königs. Nun zeigte sich, dass der Anhang des WELFEN in Bayern sehr gering, seine Machtmittel nur beschränkt waren: Welf IV. war anfangs ein Herzog ohne Land, und Bayern wurde im Investiturstreit zunächst zu einem wichtigen Stützpunkt der königlichen Macht.
Inzwischen schien sich die Sache des Königs, der von 1081 bis 1084 mit seinen Feldzügen gegen Rom beschäftigt war, auch in Bayern zu verschlechtern. Welfs IV. Bemühungen insbesondere war die Erhebung des Gegen-Königs HERMANN VON SALM im Sommer 1081 zu verdanken, die von ihm geführten schwäbischen Truppen errangen im August des gleichen Jahres bei Höchstädt einen großen Sieg über das königstreue bayerische Aufgebot. Erst der Tod Ottos von Nordheim 1083 und die Rückkehr HEINRICHS IV. nach Regensburg im Juni 1084 brachten wenigstens vorübergehend eine Wendung: in einem erfolgreichen Feldzug nach Westen gegen Welf konnte HEINRICH IV. Augsburg besetzen, während er im Osten den Markgrafen Luitpold zu erneuter Unterwerfung zwang.
Der abgesetzte Welf IV. blieb in S-Deutschland HEINRICHS gefährlichster Gegner; er hatte großen Anteil an dem Sieg von Pleichfeld im August 1086, er konnte Augsburg in seine Gewalt bringen, das bisher die Verbindung zwischen seinen in Schwaben und Bayern gelegenen Besitzungen behindert hatte, und "über den größten Teil der baierischen Lande scheint er damals eine herzogliche Gewalt tatsächlich wieder ausgeübt zu haben". Vor dem Hintergrund dieser Kämpfe müssen auch wohl Hinweise auf Bemühungen um einen Landfrieden in Bayern in den Jahren 1093 und 1094 gesehen werden. Welf war durch Papst Urban II. besonders fest mit den Interessen der päpstlichen Partei verknüpft worden, da der Papst 1089 eine Ehe zwischen dem Sohn Welfs IV., dem damals 17-jährigen Welf V. mit der 40-jährigen Gräfin Mathilde von Tuszien vermittelte, die dem jungen Welf eine Erbaussicht auf den reichen Besitz der Markgräfin eröffnen mußte. Welf hatte die Sache der päpstlichen Partei völlig zu der seinen gemacht, im Jahre 1093 bezeichnete er sich selbst als Vasall des heiligen Petrus und knüpfte Beziehungen zu dem von seinen Vater abgefallenen Kaisersohn KONRAD an. HEINRICH IV., dessen Erfolge mit dieser neuen Rebellion wieder zunichte gemacht worden waren, der weder in Italien eingreifen noch nach Deutschland zurückkehren konnte, hielt sich in diesen Monaten des für ihn so schweren Jahres 1093 auf den Burgen der treu gebliebenen EPPENSTEINER östlich der Etsch auf. Als die WELFEN erfahren mußten, dass die Markgräfin Mathilde ihre italienischen Güter schon seit langem St. Petrus vermacht hatte, lösten sie 1095 den Ehebund auf und suchten die Aussöhnung mit dem Kaiser. Nach 20-jährigem Kampf wurde im Sommer 1096 Welf IV. in Verona wieder mit dem bayerischen Herzogtum belehnt, und für den Kaiser ergab sich durch die damit verbundene Öffnung der Alpenpässe die Möglichkeit, nach Deutschland zurückzukehren. Welf IV., der hinfort mit dem Kaiser im guten Einvernehmen blieb, der wohl 1098 von ihm auch noch die Zusicherung der Nachfolge seines Sohnes Welf V. im bayerischen Herzogtum erhielt, ist im November 1101 auf dem Heimweg vom Kreuzzug in Paphos auf Cypern gestorben.