Первые концептуальные проработки нового стратегического военно-транспортного самолета, известного первоначально под обозначениями Y-X или Y-XX, начались в Китае еще в 1993 г. Согласно воспоминаниям тогдашнего руководителя Шаньсийской авиастроительной промышленной корпорации SAC Ху Сяофэня, уже тогда развернулась яростная борьба за потенциально выгодный контракт между двумя производителями — SAC и XAC. Серьезность тогдашних намерений компании из Сианя подтверждается тем, что она инвестировала из собственных средств в работы по технико-экономическому обоснованию проекта нового ВТС сумму, эквивалентную 30 млн долл.
В 1997 г. проект самолета со взлетной массой 200 т был предложен ВВС НОАК, однако тогда, видимо, не встретил отклика. Тем не менее, в 2001 г. XAC весьма прозорливо поставило своей задачей создание производственного и технологического задела для изготовления в будущем самолетов взлетной массой от 100 до 200 т.
В 2004 г. во время встречи депутатов Всекитайского собрания народных представителей с руководством Китайской инженерной академии CAE (Chinese Academy of Engineering) известный эксперт Авиастроительной корпорации Китая AVIC академик Лю Дасян предложил как можно скорее начать разработку «тяжелого самолета»: «Кому, как не Китаю, заниматься большими самолетами? Я думаю, что мое мнение разделяют специалисты в разных областях — страна должна начать разработку собственной тяжелой машины. Во-первых, мы в ней нуждаемся, во-вторых, с нашим технологическим уровнем мы можем ее построить. В третьих, это единственный путь к авиационной мощи. Если у вас нет индустрии создания больших самолетов, вы не можете считаться державой, обладающей реальной авиационной мощью, важным символом которой является большой военно-транспортный самолет».
Однако полный ход проектированию самолета был дан не ранее 2005 г. Одним из стимулов к старту проекта стал срыв выполнения подписанного в сентябре 2005 года контракта на поставку Рособоронэкспортом 38 самолетов Ил-76МД и Ил-78МК из-за неспособности подрядчика, Ташкентского авиационного производственного объединения имени Чкалова (ТАПОиЧ) выполнить заказ по законтрактованной цене в отведенные сроки ввиду тяжелейшего положения на предприятии и роста цен на комплектующие. А заключенный позднее контракт на поставку десятка «бывших в употреблении» отремонтированных Ил-76 можно рассматривать лишь временным решением для НОАК до момента развертывания серийного производства Y-20. К тому же Китай готов покупать российские транспортные самолеты исключительно по демпинговым ценам, поскольку определенные ограничения по номенклатуре перевозимых Ил-76 грузов делают удовлетворяющий КНР диапазон соотношения «цена- качество» достаточно узким. Считается, что эти ограничения стали и одной из причин решения отказа от прямого копирования Ил-76, хотя, согласно муссируемым на китайских интернет-форумах данным, некие сотрудники ТАПОиЧ предлагали Китаю выкупить полный комплект технической документации на самолет.
Создание нового китайского военнотранспортного самолета проводилось на конкурсной основе обеими корпорациями авиационной промышленности Китая (AVIC I и AVIC II). Напомним, в июле 1999 г. гигантский китайский авиапромышленный конгломерат AVIC был разделен на две корпорации, которые должны были сосредоточить усилия на определенных секторах авиастроения. Однако уже в ноябре 2008 г. AVIC I и AVIC II были вновь объединены в одно целое: в качестве причин неудачи эксперимента с разделением AVIC указывались дублирование программ и распыление средств.
Согласно опубликованным данным, первоначальный проект AVIC I и входящей в его состав сианьской компании XAC базировался на конфигурации, напоминавшей симбиоз российского Ил-76 и американского С-17. Проект же AVIC II и ее шаньсийского подразделения SAC был основан на предложенном АНТК им. О.К. Антонова к совместной разработке развитии самолета Ан-70.
В мае 2005 г. информация о проекте впервые просочилась на Запад. Авторитетный британски еженедельник Flight International сообщал, что, согласно источникам в китайском авиапроме, XAC находится на начальной стадии разработки большого четырехдвигательного транспортного самолета для военных и гражданских нужд, причем довольно верно указали его размерность — как нечто среднее между С-130 и С-17. Утечка была связана с тем, что китайская сторона начала предварительные переговоры с западными подрядчиками о возможности поставок двигателей, комплектующих и систем для будущего самолета.
В начале 2006 г. разработка «отечественного реактивного большого транспортного самолета большой дальности» была включена в список из 16 приоритетных задач амбициозной китайской «Средне- и долгосрочной программы развития национальной научной и технологической базы на 2006–2020 гг.» и 11-й пятилетки (2006–2010 гг.). Бюджет программы Y-20, ставшей проектом «национального значения», составил 20 млрд юаней (около 3,25 млрд долл.).