运-20运输机（Y-20），代号鲲鹏，是由中国西安飞机工业集团研发的重型军用运输机，为目前中国最大型的自主研制军用飞机。西飞负责包括总装在内的大部分制造事务，沈飞、成飞、陕飞、哈飞及上飞也有参与部件。运-20参考了C-17和IL-76的气动外形和机体结构，气动外形采用常规布局，T型尾翼，机翼为悬臂式上单翼、前缘后掠，无翼梢小翼，并加入了超临界机翼设计。
二十一世纪初，中国人民解放军空军服役中的、运力最大的国产运输机是运-9，其为中型战术运输机，仅与C-130J-30相类，又因采用涡轮螺旋桨发动机，故其航速受到限制，与世界高水平战略运输机相比，仍然有较大的差距。
运-20之前，中国运输机的主力机型是从俄罗斯进口或是从二手市场购入的20多架伊尔-76，在训练演习及抢险救灾中高强度使用，老旧的机型明显存在已经不适用的情况。此前在地震等应急情况下，中国空军为了弥补空中运输力量的不足，曾经向民航甚至物流公司借用飞机运输货物。因此，自产运-20对提升中国空军的后勤水平有着重大的意义。
在军事用途上，运-20除了比伊尔-76更宽更高，最大载重能力达到66吨，可以载运主战坦克等重装备，最大飞行距离亦增至7800公里（人员运输）。新运输机不仅能承揽中国国内急难运输，还可以进行亚洲地区的战略、救援物资投送。另外，运-20的电子设备相较伊尔-76也有了较大改进，能够大幅减少人员的疲劳。
2007年3月，中国宣布启动大飞机工程，布点于西安和上海两座城市。其中“大客”50%以上的设计制造、“大运”全部的设计研发、制造，都在陕西完成。6月20日大型运输机项目（即运-20）正式立项，代号072工程。
2009年，中航工业集团表示将有一款达200吨级的飞机亮相，2012年底，中国国防部通过新闻发布会证实了运-20项目。
2013年1月26日，运-20首次飞行测试成功，并且获得了中国官方媒体广泛地报道，于电视新闻报道于当日播出。从视频中可以看出运-20尾翼与C-17较为相似，发动机参考自伊尔-76改进型使用的型号，具有反推力装置。
2013年4月20日，继运20首飞不到90天后，国产运-20大型运输机于在西部某试验基地进行了第二次试飞。运-20的第二次成功试飞表明其各项关键技术更趋成熟。
2013年12月16日，运-20的第三架原型机也成功地完成了首飞测试。2014年建军节前夕，该原型机换上灰色涂装，并编为783号。同月，用以测试运油-20（运-20空中加油机版本）加油技术的图-204验证机亦完成各项测试。
2014年9月29日，运-20全机破坏试验取得成功。该次试验成为当时中国国内规模最大、技术难度最大、试验风险最高的地面验证试验。
2014年11月，第三架运-20原型机参加了第十届珠海航展，展示短距起飞和高机动性。
2015年1月，第三架运-20原型机在呼伦贝尔东山机场完成了极寒气候下的首次试飞任务。
2015年1月31日，第五架运-20原型机成功首飞。
2015年12月底，中航工业董事长林左鸣、总经理谭瑞松在新年致辞中透露，中国的运-20飞机研制工作已经完成，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，其中前舱门设计备受关注，有建议改良登机梯的，也有分析指出这是跳伞战术策略的问题。
2020年5月，预计运油20加油机将会首次正式亮相。
