制工作已经完成，该机即将开始定型审核，将在2016年年中正式服役。2016年7月6日，首批运-20机体已交付给解放军空军并正式举行授装接装仪式。7月7日上午十一点整运-20飞机编号11051列装服役入伍。2017年7月30日举行的庆祝中国人民解放军建军90周年阅兵中出现一架运-20，这是运-20首次在阅兵中亮相。。2019年10月1日，运20出现在庆祝中华人民共和国成立70周年大会空中梯队的运输机梯队中。2020年1月，运20飞抵新冠肺炎疫情严重的武汉支援，是首度大规模于非战争中投入使用，其