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。2016年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。
能够自行研制一款大型运输机，这是我国成为世界强国的一个标志，而且也是我国一种现实的迫切需求。这从俄罗斯空军这两年在叙利亚展开军事行动中可以充分体现出来，为了保障空军打击任务的顺利进行，继承了苏联老底子的俄罗斯战略运输航空兵担负起了重任。从本土接连派出数十架安-124和伊尔-76大型运输机，频繁起降于叙利亚的空军基地，运送了大量人员和弹药，以及装备物资。
而我国的运-20的研制成功并顺利交付部队服役，也为我国解决没有国产大型运输机的空白，添上了浓重的一笔。运-20作为我国的战略军用运输机的首作，除了比之前任何已装备国产运输机的航程都远、载重量都大之外，还实现了全国部署、全疆域到达、全领域反应的作战要求，也考虑到了在恶略环境下的起降能力，可以适应野战机场的起降。
运-20从一年来，生产的数量从公开渠道得知不超过15架。这个产量对于我国急需大型运输机的现状来说，算不上快。可是，产量如此低的原因，除了先期小批量生产等待部队使用测试之外，可能还有其他2点考虑。
首先，就是发动机。运-20采用了俄罗斯D-30KP-2发动机，这种发动机是苏联时代研制的，在现在已经比较落后了，我国采用也是无奈之举。D-30KP-2发动机不仅油耗高，而且噪音非常大，在运-20起飞时，D-30KP-2发动机的轰鸣声能够骤然间充满整个机场。这种发动机无法支持运-20进行本土跨洲际直达野战机场的一站式战略投送，只能让运-20执行战术运输任务，无法将战略与战术空运集于一身，大大限制了运-20的使用范围。但在国产涡扇-20的大推力改型成熟以前，D-30KP-2发动机还是运-20的唯一选择。
其次，运-20的机体设计还是从我国熟悉的伊尔-76那里参考了不少机身结构设计思路，又揉入了C-17的设计特点，总体超过了伊尔-76。但这两种机型的原始设计都比较老了，以此设计的运-20今后的改进空间将比较有限。这也导致了运-20的产量不会太多，初期40-50架是一个大关口。同样，建造速度也不会太快，会边造边等待部队使用后的反馈。而后运-20也许会被拥有更先进设计理念的新型战略运输机所取代，退居成为一种执行战术运输任务的机型，必要时作为新战略运输机的补充，继续发光发热。
如果以上两点得到解决，以西飞已经建设成功的脉动式生产线，所拥有的具备建造各种机型年产25架以上的能力，运-20的真实产量将会有大幅提升。而目前产量稀少的原因，还在于俄罗斯交付的D-30KP-2发动机数量有限，还要供应国内伊尔-76和轰-6K的使用，总体处于一个僧多粥少的局面。而D-30KP-2发动机俄罗斯每年只能交付20台左右，即便全给了运-20，1架需要4台D-30KP-2发动机的消耗量，不算备用也就只能造5架。所以，目前运-20的建造速度瓶颈还在于发动机，而不是西飞生产线速度。
