運20與中國空軍現役伊爾76比較，發動機和電子設備有了很大改進，載重量也有提高，短跑道起降性能優異。運20在設計上博採各家之長，總體性能超過原版伊爾76，體現了中國大型飛機研製能力的巨大躍升。
運20機體布局合理。採用寬體設計，看起來比較短、粗，具有新一代軍用運輸機普遍的外觀特徵，其加寬、加高的貨艙使之方便運輸大量超寬、超高貨物。運20在機體結構、減重以及氣動布局上的設計遠勝伊爾76，其耗油量比後者低20%。在相同的航程情況下，運20的運載量會更大。
與C17相比，運-20的頂置翼盒使中央翼高出機體，保持了機體內徑的完整。由於機翼沒有插入機艙，形成了獨特的「駝背」外觀。翼下淨高度比C17高出很多，有利於按最大機艙高度裝載單件超限貨物，能夠運輸C17不能裝載的超高貨物，也能夠運輸伊爾-476無法順暢載運的主戰坦克等重型超寬裝備。
這一獨特裝載性能，使之可以運載我軍絕大部分大型車輛。如果運20更換成國產新型大推力大涵道比渦扇20發動機，其性能還會進一步提高。
運20是對起降場地適應能力強。這方面學習了C17。C17等現代化大運，採取偏轉發動機噴管，實現大致向前方噴氣來起到強制減速的作用，效果明顯；但是必須等主起落架著地後才使用，絕不能在空中就使用這種強制減速，否則會失速墜毀。反推減速的效果是十分明顯的，可以讓C17這麼龐大的飛機在1000米的短促簡易跑道上重載起飛和降落，特別有利於實戰。
運20採用常規布局，大展弦比主機翼，機翼的前緣後掠角恆定，尾翼為懸臂式T形垂直尾翼，並採用了複雜的三縫襟翼設計。其液壓可收放前三點式起落架，能依靠重力應急自由放下，使之對起降場地的適應能力很強，短跑道起降性能優異。
運20採用輕質材料，運用了3D列印技術生產的零部件，突破了數百項關鍵技術。在空氣動力學、大型結構設計、超臨界翼、綜合航電系統、高可靠性操縱系統的研製等方面，均有重大突破。這降低了飛機的結構重量，提高了升阻比。所以，飛行員描述運20的飛行感覺是：飛機平穩，具有優良的氣動特性、起飛著陸特性和承載能力。
總體看，運20的性能優於俄羅斯的伊爾76，與其最新改進的伊爾-476性能相當。目前在承載能力上略低於C17；未來換裝大涵道比發動機加上延伸機身長度，運力將更強大，在國際市場上將成為C17的有力競爭對手；至於日本空自的C2，已經完全不能和運20比肩。
目前美帝的C17、C5，烏克蘭的安124這些大運的生產線都已經停產，而運20就成了世界上唯一還在大批量產的，起飛重量超過220噸的大型運輸機，「亞洲運輸機之王」當之無愧。