W oficjalnych dokumentach zamiast oznaczenia Ki-20 używano terminu Superciężki Samolot Bombowy (Chojubakugekiki). Maszyny nie posiadały wymalowanych numerów (z wyjątkiem pierwszego egzemplarza). W 1940 roku samoloty zostały wycofane z uzbrojenia i złomowane, odzyskując użyte do budowy Ki-20 aluminium. Jeden z egzemplarzy zachowano w muzeum lotnictwa w Tokorozawie jednak po zakończeniu wojny został on zniszczony na polecenie alianckich władz okupacyjnych. Maszyny nigdy nie zostały wykorzystane bojowo. Głównym powodem takiego stanu rzeczy było daleko posunięte utajnienie istnienia bombowca, jak również spore problemy w eksploatacji tak dużej maszyny. Wymagała ona specjalnie przygotowanych lotnisk o utwardzonej nawierzchni, na których musiały być obecne specjalne ciągniki o bardzo dużym udźwigu, zdolne do holowania i manewrowania ważącym prawie 15 ton bombowcem.
Konstrukcja Ki-20 był wolnonośnym średniopłatem o całkowicie metalowej konstrukcji z pracującym pokryciem wykonanym z blachy falistej. Podwozie stałe z dwoma zespołami kół głównych, po dwa koła jedno za drugim oraz pojedynczym kołem ogonowym. Usterzenie zbudowane z dwóch stateczników poziomych połączonych trzema statecznikami pionowymi.