2009年2月18日，中国航空工业集团总经理林左鸣在西安宣布中航飞机有限责任公司正式成立，意味着大飞机计划中最核心的内容——大型运输机项目及大型客机零部件项目责任主体已正式明确。中航飞机总经理胡晓峰称，预计5年后，以西飞为生产主体的大型运输机将正式投入商用。这是运-20制造方首次公布运-20的出厂时限。
2013年1月26号下午14时许，中国首款自主战略运输机运-20在跑道上加速后顺利起飞，运-20在试飞现场上空盘旋，14时50分左右在观礼台前低空通场。试飞全程由一架歼-15伴飞并拍摄试飞情况。随后运-20于15时安全着陆，首飞取得成功。
继运-20首飞不到90天后，该机于2013年4月20日15时许在西部某试验基地进行了第二次试飞。运-20的第二次成功试飞表明其各项关键技术更趋成熟。
2013年9月，网络上再次出现了首架国产大型军用运输机运-20的最新试飞照片。从照片中，能看到运-20的机头部分刷涂了新的机头编号“781”。
2013年12月，运-20的第二架原型机成功在西部某试飞中心进行了首飞，从首架原型机首飞到第二架原型机首飞，运-20仅用了不到一年的时间。
2014年建军节前夕，运-20第三架原型机着灰色涂装，编号“783”，在完成试飞后稳稳降落。意味着该机已经投入科研试飞，这将加快运-20的研制速度。
2017年9月22日，运-20迎来了自己的“首批乘客”，平稳飞行。这是运-20首次进行的人员空运试验。此外，此次飞行也是截至2017年中国自主研制飞机搭乘人员最多的一次飞行。
中国决定发展自己的大型军用运输机——运-20。该机研制时间比较快，是国外同类飞机研发时间的一半左右。这么大规模的项目，研制周期如此之短，其原因主要在于以下几个方面：
