试飞进程
歼-20隐形战斗机首架技术验证机于2011年1月11日中午12时50分左右进行首次升空飞行测试，13时08分成功着陆，历时18分钟。整个首飞过程在歼-10S战斗教练机陪伴下完成。
继2011年初的首飞后不到100天，2011年4月17日下午4点25分，歼-20的第二次试飞在四川成都某机场进行，试飞时间持续90分钟，是首次试飞时间的5倍。
2011年5月12日15时30分，歼-20进行了第五次试飞。此次歼-20试飞在空中进行了许多机动动作，包括S型机动，横滚机动以及大角度转弯等机动动作。起降的过程中，歼-20侧弹仓开启。
2011年5月14日，2001号技术验证机再次进行试飞。2011年6月1日和6月3日，歼-20在成都某机场连续三天进行了两次试飞，表明歼-20的试飞强度在逐渐增大。
2011年9月10日，网友上传了有史以来最为清晰的试飞视频，视频显示，歼-20两次起飞分别用时17秒和13秒，第二次使用了部分加力起飞，并且机动性能出色，同时机尾发动机蓝色火焰明显与歼-10等红色火焰有区别，起飞时机尾部气浪压缩剧烈似液态波浪（光线折射所致）。
2011年9月25日，2001号技术验证机连续进行了三次长时间试飞，当日的试飞创造了歼-20自曝光以来一日多次试飞的新纪录，据称歼-20在试飞过程中多次进行了绕八字，低空高速通场后大仰角拉起，开加力小半径转弯等高难度飞行动作，展现出强大的低空机动能力。
据环球网国际军情中心2011年10月13日消息：网上传出一组国产第五代战斗机歼-20的最新试飞照片，据照片上显示，此次试飞歼-20再次收起了起落架，整个过程测试了飞机的整体机动能力。而照片上清晰显示出了歼-20战斗机升空后发动机喷出的蓝色火焰。
2011年12月15日，网友再次上传歼-20试飞精彩图片。截至此时，歼-20已试飞62次，超过俄罗斯的苏-57战斗机。2012年后歼-20试飞频率大增，有时一周可以试飞多次。
2012年3月10日，2002号技术验证机出现于中国某机场一架并进行了低速滑跑测试，照片显示这架歼-20战斗机和2001号停在一起，并进行了一系列露天科研调试。与2001号相比，2002号验证机外形改动较明显。
2012年5月12日，2001号原型机转场，飞往650千米外的阎良试飞院。这意味着歼-20已被空军选中，正转往试飞院进行高级测试。
2012年5月16日下午14时49分，经过一系列地面测试和高速滑跑后，2002号技术验证机首飞成功，并于15时08分安全降落。
2012年8月26日，2002号歼-20进行第11次试飞。
2012年10月20日，第三架技术验证机曝光。机身没有涂上编号，而且空速管也比前两架短了许多。
2012年12月4日，歼-20再度试飞。
2013年7月2日，歼-20再次升空，进行了2次各长达1个小时的试飞，试飞中主弹舱首次挂弹。
2013年7月21日，歼-20再度试飞，并挂载两种新型格斗导弹，包括霹雳-10新型格斗导弹。
2014年3月1日中午12点左右，2011号原型机成功首飞，伴飞的是1架歼-10S战斗机。12点30分左右2011号原型机成功降落。
2014年7月，2012号原型机进行了地面滑跑测试。有网友拍摄到该机成功首飞。
2014年11月20日，2013号原型机在成都飞机制造厂首飞成功，该机是歼-20的第五架原型机，也是改进批次的第三架原型机。
2014年12月19日下午，2015号原型机首次升空试飞。该机是歼-20的第六架原型机，也是01批次的第四架原型机。值得注意的是，相比之前已经完成首飞的歼-20，2015号又有了新的改动，在机尾尾撑处做了削尖处理。
2015年9月18日15时35分，2016号歼-20原型机试飞成功。该机利用透波材料对进气道鼓包、主翼前缘及腹鳍等处进行了重新设计，并延长了发动机舱以增强尾部红外隐身性能。
2015年11月24日14时15分，2017号歼-20原型机成功首飞。该机对座舱盖进行修型且使用了新型镀膜以减弱座舱空腔结构对雷达的散射。
2015年底互联网上出现了一架新的歼-20，与以往的歼-20明显不同的是，这架歼-20还处于只有底漆的“黄皮”状态，其机身编号也从以往的20XX直接晋升为2101号。
军事观察员认为这是歼-20从试飞用原型机进化为试量产型的标志。意味着歼-20的技术状态已初步确定。或许歼-20将很快进入部队服役。
中国军迷又在互联网上发布疑似第二架“量产型”歼-20的照片，飞机编号为2102，仍然采用和2015年年底曝光的2101一样的黄色涂装。这似乎进一步佐证了外界有关它们是接近装备部队的“小批量生产”型号的猜测。
2016年7月4日，网上出现新的歼20试飞照片，在新的照片中，飞机机身不再刷试飞编号，中国空军“八一”的标识也变成了灰色。
2016年8月25日，首架量产型歼20A交付部队试用。歼-20也成为世界上第三种交付部队的第五代战斗机。
2016年10月，军事论坛出现歼-20的试飞照，可以看出，歼-20已换成双色斑块迷彩，极可能为量产型的涂装，并且两架歼-20一起试飞，显示试飞工作步入尾声，而且可能已经到了培训种子教官飞行员的阶段。
2016年11月1日，珠海航展开幕2架歼20突然现身，进行了短短两分钟的飞行展示，未落地飞完就走。
2016年底网络上出现挂载4个副油箱试飞的歼-20清晰图片。
编号试飞
第00批次，718工程验证机，即歼-20战斗机的验证机批次，机身编号以200开头。
2001：技术验证机，2011年1月11日首飞成功。
2002：技术验证机，2012年5月16日首飞成功。
2003：静力实验机，承担静力强度试验。
2004：技术验证机，改装自2002号技术验证机。
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。
研制情况
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。
