Y-20 создается по схеме четырехмоторного высокоплана с Т-образным хвостовым оперением. Самолет оснащен многостоечным убираемым шасси с несколькими колесами, а также грузовой аппарелью в хвостовой части.

Внешне китайский транспортник похож на американский военно-транспортный самолет C-17 Globemaster III.

На Y-20 установлены двигатели Д-30КП-2 (такие используются на российских самолетах Ил-76, Ил-78 и А-50), однако в перспективе его планируется перевести на китайские WS-20.

Длина Y-20 составляет около 47 метров, высота ─ 15 метров, а размах крыла ─ 45 метров при максимальной взлетной массе 220 тонн.

Учитывая, что тяга двигателей Д-30КП-2 равна 117 килоньютонам, тяговооруженность Y-20 составляет 0,21. Для сравнения тяговооруженность американского C-17 составляет 0,277, а российского Ил-76 - 0,228. При использовании двигателей WS-20, расчетная тяга которых составляет 122 килоньютона, показатель тяговооруженности Y-20 может улучшиться до 0,23.

Предположительно китайский транспортник сможет развивать скорость до 830 километров в час и совершать полеты при полной загрузке на расстояние до 4,4 тысячи километров. Y-20 предназначен для перевозки грузов массой до 66 тонн.

Практический потолок полета китайского транспортника составляет 13 тысяч метров.