ANT-20 ble konstruert av Andrej Tupolev som brukte metall-teknolog utviklet av den tyske ingeniøren Hugo Junkers under første verdenskrig som det største av Junkers fly som brukte teknikken fra Junkers' opprinnelige fly fra 1918. Det ble bygget mellom 4. juli 1933 og 3. april 1934. Det var et av to fly av denne typen som ble bygget av russerne. Flyet ble oppkalt etter Maxim Gorkij og dedikert til 40-årsjubileet for hans litterære og offentlige virksomhet. ANT-20 var det største kjente flyet skal ha brukt Junkers' filosofi med korrugert metall i mange krigsfly, spesielt skrog av korrugert metall.