Oficjalnie ujawniono fakt korzystania z elementów konstrukcyjnych Ił-76MD, ale amerykańskie źródła wskazują na fakt aresztowania w grudniu 2008 roku inżyniera Boeinga chińskiego pochodzenia mającego przekazywać chińczykom części dokumentacji technicznej Boeing C-17 Globemaster III. Według niepotwierdzonych doniesień Y-20, może być realizacją projektu samolotu An-70-600, pierwotnie napędzanego silnikami turbośmigłowymi, mającymi zostać zastąpionymi jednostkami odrzutowymi. Nie jest również jasne na ile Y-20 jest docelową konstrukcją a na ile jedynie polem doświadczalnym dla przyszłych maszyn, o większym udźwigu. Takim samolotem może być Y-124 (wersja Y-20G). 16 grudnia 2013 roku w powietrze wzbił się drugi samolot prototypowySecond Y-20 in flight test, „Combat Aircraft Monthly”, nr 4 (2014), s. 22, . 12 marca 2014 roku chińska prasa poinformowała o postępie prac nad samolotem. W ramach przeprowadzonych prób, zrealizowano start z maksymalną masą 220 ton i maksymalnym ładunkiem 66 ton. Osiągnięto pułap operacyjny 13 000 metrówPostępują próby samolotu Y-20, "Nowa Technika Wojskowa", nr 4 (2014), s. 71, . Ogółem do badań wybudowano pięć maszyn prototypowych, ostatnia z nich o numerze 789 została oblatana 6 lutego 2016 roku. Pomyślnie zakończone próby wojskowe umożliwiły rozpoczęcie produkcji seryjnej samolotu.