第01批次，即原型机批次，机身编号以201开头。
2011：原型机，2014年3月1日首飞成功。
2012：原型机，2014年7月26日首飞成功。
2013：原型机，2014年11月29日首飞成功。
2015：原型机，2014年12月19日首飞成功。
2016：原型机，2015年9月18日首飞成功。
2017：原型机，2015年11月24日首飞成功。
在2016年11月1日，第十一届珠海航展，歼-20首次进行空中飞行展示。两架歼-20做了公开飞行，不仅在现场引起轰动，也立刻被西方媒体大量报道。歼-20是中国现代空中力量的代表作，也进入了世界最先进的第五代战斗机行列，它是中国国防能力高速发展的一个象征。
在动力系统的选配上，歼20采取了“两步走”的发展策略，验证阶段采用俄罗斯AL31F以及量产版用涡扇10“太行”改版系列作为早期动力，最终将装配涡扇15“峨眉”发动机。
涡扇-10是我国自主研制的第三代大推力小涵道比涡扇发动机，与俄罗斯AL-31系列发动机、美国F110系列发动机基本处于同一水平。中美俄三国在这三款三代大推的基础上都进行了一系列改进，比如俄方在基础型AL-31F基础上开发出99M系列、产品117S等型号，美国在F110-GE-100基础上研制了F110-GE-129/132/134等，中国也在涡扇-10上开发出涡扇10A（用于歼-11B）、涡扇10B（用于歼-16的增推型号）、涡扇20（用于运-20的大涵道比型号）等，据推测用于歼20初期过渡动力的型号为涡扇10改或涡扇10X。
按照我国标准计算，涡扇-10的寿命从800小时增加到1500小时以上，按照美国TAC算法则更长，基本达到主流水准。而歼20的原配动力涡扇-15已于2006年研发并试车成功，但仍未量产。涡扇-15专为五代隐形战斗机设计，推重比为10左右（国标），且配备推力矢量喷管，属于全动型，可向任何角度喷气。歼-20B装备涡扇-15后将具备优秀的超级巡航能力和梦寐以求的过失速机动性。
2016年11月1日晚，CCTV-4中文国际频道亚洲节目报道“歼-20闪亮航展将如何提升空军战力？”，电话连线著名军事专家、央视特约评论员尹卓。尹卓正面证实歼-20采用的就是国产发动机，而涡扇-15正在研制中，等涡扇-15服役后，将明显提升歼-20战斗机的性能。并表示，歼-20已经交付部队4、5个月了。
2018年11月11日，第十二届中国航展在珠海迎来“高光时刻”：歼-20战机在公开飞行展示中挂弹开仓，震撼献礼人民空军成立69周年纪念日。
