2013年7月6日两架运-20服役中国空军航空兵部队，该机机身全长47米，最大翼展45米，机高15米，最大航速920千米每小时，最大航程7800千米，满载装备航程4400千米左右，最大升限13000米；机身采用超零界翼和机身大范围复合材料，整个机身的整体结构重量大幅度降低。运-20能够将66吨的货物运到近5000公里之外，这一数据很令美国和日本“吃惊”。


军事评论员季承介绍，从曝光的运-20机舱内部的图片来看，运-20的性能主要表现在以下几个方面：一是通过对机翼位置的精心设计，使运-20的机舱内部空间更高，可以看出运-20的承载能力很强，这包括两个方面的意思，也就是说运-20要有比较大的容积，也要能运载一些密度比较大的装备。所以，货舱空间大自然好，但是合理的内部空间却能容得下更多的武器装备。
二是运-20机舱顶部有两条导轨，上面安装了四台电葫芦，这样设计将大大提高装卸物资的效率。这样的话，运-20在世界主流大型运输机中具有独特的设计，在货物进出舱室的过程中能够大大加快装载速度，提高工作效率。


三是运-20采用了与伊尔76相同的三片式尾舱门的设计，并且后段舱门是分成两片左右开启，那样的话使货舱更加的通畅，同时可以使机身尾部设计成“长椎体“，有利于减少气动阻力。
目前，运-20还保持着一项世界记录，也就是运-20是世界上正在生产的最大型军用运输机。这是因为波音公司的C-17刚刚停产，而美国的C-5和俄罗斯的安-124早已停产，所以刚刚开路马力量产的运-20就毫无疑问和悬念地获得了这项“记录”。军事评论员谷火平介绍，运-20运载量大、航程远，能够执行洲际运输任务，特别适合远程战略投送和海外救援行动。