TL;DR
Os quatro parâmetros definem os dois pontos de controle da Curva de Bézier, P1(x1, y1) e P2(x2, y2), para grau 3.
cubic-bezier(x1, y1, x2, y2)
A Curva de Bézier
A Curva de Bézier é uma forma de interpolação entre um conjunto de pontos e entende-se por interpolação uma aproximação, ou média, que busca reproduzir o mesmo comportamento apresentado pelos pontos interpolados. Por exemplo, se você possui dois pontos alinhados, consegue traçar um segmento de reta entre eles, estimando que todos os pontos intermediários possuem o mesmo comportamento que os dois pontos que originaram o segmento de reta; essa estimativa é o que chamamos de interpolação. Em uma linguagem mais leiga, seria como afirmar que se saiu do ponto A e chegou no ponto C, provavelmente passou pelo ponto B, dado que B está entre A e C.
Matematicamente, a Curva de Bézier é representada por:

Onde:
- (x, y) é o ponto da curva em um plano bi-dimensional;
- n é a ordem da curva;
- k o índice de controle da somatória;
- t um parâmetro utilizado para percorrer a curva;
Uma Curva de Bézier de ordem n faz a interpolação entre n+1 pontos.

Fonte: exemplos de curvas de Bézier linear, quadrática e cúbica.
A Curva de Bézier Cúbica
A função cubic-bezier
, como esperado, utiliza o caso particular da Curva de Bézier para n = 3, desta forma possui 4 pontos de controle - pontos que geram interpolados e gerarão a curva. O ponto inicial, P0, será sempre a origem, (0, 0), já o ponto final, P3, será sempre o ponto (1, 1), restando apenas definir os pontos P1 e P2, que são definidos justamente nos parâmetros da função.
Se você simplificar a equação com os parâmetros já conhecidos, terá:

Conhecendo os pontos P0(0, 0) e P3(1, 1), bem como os pontos P1 e P2 que são definidos pelos parâmetros, somos capazes de traçar o gráfico interpolando os pontos.
Como calcular P1 e P2 a partir do gráfico que desejo montar?
Os pontos P0 e P3 são conhecidos, então precisamos apenas determinar quem é P1 e P2 para definirmos os parâmetros da equação.
Uma das formas a se fazer isso é montar um sistema de equações. Lembrando que cada ponto é composto por duas dimensões, teremos o desafio de determinar o valor de quatro variáveis. Sabendo os valores de B(t) por onde deseja que a curva passe, você pode resolver o sistema para essas variáveis.
O Jefferson Quesado já fez uma resposta tratando sobre soluções de sistemas lineares que pode ser utilizada como base.
A outra alternativa, que costuma a ser mais viável na grande maioria dos casos é a tentativa e erro. Entendendo que o ponto P1 influencia o início da animação e o ponto P2 influencia o final da mesma, você já pode posicioná-los conforme desejar e ir ajustando conforme sua necessidade.
Ferramentas
Obviamente que você não precisa fazer a tentativa e erro na mão. Já existem ferramentas que te auxiliam na criação de uma Curva de Bézier cúbica.
Outras mais existem.
Exemplos

Ease In
A animação ease-in
é conhecida por iniciar de forma lenta e ser mais rápida no final.
#animations:hover .box {
width: 100%;
}
.box {
width: 0;
height: 20px;
background-color: red;
transition: width 2s;
}
.box.ease-in {
transition-timing-function: ease-in;
}
.box.cubic-bezier {
transition-timing-function: cubic-bezier(0.4, 0.0, 0.2, 1);
}
section > section {
margin-bottom: 20px;
}
<section id="animations">
<header>
<h1>Ease In</h1>
</header>
<section>
<strong>Animação ease-in do navegador</strong>
<pre>transition-timing-function: ease-in</pre>
<div class="space">
<div class="box ease-in"></div>
</div>
</section>
<section>
<strong>Animação ease-in definida pelo Google Material</strong>
<pre>transition-timing-function: cubic-bezier(0.4, 0.0, 0.2, 1);</pre>
<div class="space">
<div class="box cubic-bezier"></div>
</div>
</section>
</section>
Ease Out
A animação ease-out
é conhecida por iniciar de forma rápida e ser mais lenta no final.
#animations:hover .box {
width: 100%;
}
.box {
width: 0;
height: 20px;
background-color: red;
transition: width 2s;
}
.box.ease-out {
transition-timing-function: ease-out;
}
.box.cubic-bezier {
transition-timing-function: cubic-bezier(0.0, 0.0, 0.2, 1);
}
section > section {
margin-bottom: 20px;
}
<section id="animations">
<header>
<h1>Ease Out</h1>
</header>
<section>
<strong>Animação ease-out do navegador</strong>
<pre>transition-timing-function: ease-out</pre>
<div class="space">
<div class="box ease-out"></div>
</div>
</section>
<section>
<strong>Animação ease-out definida pelo Google Material</strong>
<pre>transition-timing-function: cubic-bezier(0.0, 0.0, 0.2, 1);</pre>
<div class="space">
<div class="box cubic-bezier"></div>
</div>
</section>
</section>