Debido al comportamiento cíclico de los cuadros, es imposible hacer lo que deseas solo con z-index
pero puedes lograrlo de otra manera. El truco está en utilizar un pseudo elemento en el cuadrado azul que se superponga al cuadrado verde:
Usando un pseudoelemento ::after
quedaría:
#contenedor {
height: 500px;
width: 500px;
background-color: white;
padding-left: 15px;
padding-top: 15px;
}
.cuadro {
width: 215px;
height: 230px;
border: 2px solid black;
border-radius: 2px;
}
#div1 {
margin: auto;
position: relative;
background-color: #00D8FF;
}
#div1::after{
content: "";
position: absolute;
bottom: 0;
left: 0;
width: 50%;
height: 50%;
background-color: #00D8FF;
border-bottom: 2px solid black;
border-left: 2px solid black;
margin: 0 0 -2px -2px;
box-sizing: border-box;
z-index: 10;
border-radius: 2px;
}
#div2 {
margin-top: -93px;
position: relative;
float: left;
background-color: #25FE01;
border-radius: 2px;
z-index: 4;
}
#div3 {
margin-top: -93px;
position: relative;
float: right;
background-color: #F7FE00;
z-index: 2;
}
#div4 {
margin: auto;
position: relative;
margin-top: 53px;
background-color: #FE69F9;
z-index: 3;
}
<div id="contenedor">
<div id="div1" class="cuadro"></div>
<div id="div2" class="cuadro"></div>
<div id="div3" class="cuadro"></div>
<div id="div4" class="cuadro"></div>
</div>