为满足远程空运的需要,中国从俄罗斯进口20架伊尔-76大型运输机,形成了一定的航空军事运输能力,并主要用于部队、装备的调动以及救灾物资的紧急输送。根据需求分析,中国约需百架以上的大型军用运输机,空运力量严重不足,中国必须拥有自主研制的类似C-17级别和性能的军用运输机。
为了适应现代战争突发性强,节奏快等特点,实现武装力量快速部署和装备的快速投送,就要依靠大型运输机的战略空运能力。2006年,大飞机项目被正式列入国家中长期科技发展规划。
早在1993年,中航工业西飞开始了大型运输机的前期论证,先后投入了30亿元进行准备。1997年,西飞公司向军方提出研制大型军用运输机的方案。2001年,西飞公司提出建设新西飞的战略规划,即以形成200吨级大型飞机研制生产能力为目标,大幅提升航空制造技术和加工能力,实现从100吨级到200吨级飞机研制生产的重大跨越。
2004年11月的珠海航展一个从未面世的运输机模型证明最迟于2004年中航就已经开始了大型运输机的研制。
2007年2月,中国国务院常务会议原则批准大型飞机研制重大科技专项正式立项。
2007年3月,中国宣布启动大飞机工程,布点于西安和上海两座城市。其中“大客”50%以上的设计制造、“大运”全部的设计研发、制造,都在陕西完成。
2007年6月20日,大型运输机项目(即运-20)正式立项,代号072工程。
2007年8月22日的英国《简氏防务周刊》刊文介绍,西安飞机工业集团确定了制造战略运输机的计划。
2008年5月8日在中国航空工业发展高层论坛透露的信息表明,未来5年,西飞将加大技术创新力度,突破和掌握大型飞机总装集成、复合材料大型结构件制造、大部件装配等关键技术,确保在2012年实现大型运输机首飞目标。至此,运-20的研制计划时间已完全敲定。