2009年首架技术工程验证机制造成功,并于2011年1月11日在成都黄田坝军用机场实现首飞。首飞成功后，成飞从指标体系、内埋武器数量、人机工效、制造装配、试验试飞、保障模式等各个方面，拿出了一套方案。实现了座舱的最佳人机工效，科学减重达200公斤；通过建立一套纯软件验证环境，仅用十天就完成了原本需要三个月的测试工作量；攻克了号称“飞跃之框”的整体框制造，再破“亚洲第一框”记录；按照“性能需求、开发研制、评估验证”循环推进思路，让试验、试飞、定型工作在短时间内取得重要成果。2016年11月1日,歼-20身披割裂迷彩涂装参加珠海航展并首次对外进行双机飞行展示。2018年，歼-20开始列装空军作战部队，官方评价道：歼-20入役体现了中国航空工业和空军现代化建设的跨越式发展，是中国航空工业自主创新的重要成就。
歼20总设计师杨伟曾说：“非对称超越，无边界创造”是一种境界。装备是用来博弈的，无论研发什么装备都得有权衡，权衡的理念之一就是非对称。完全跟着别人做，那就不存在非对称，是一种对称式的和别人在比。在权衡的时候，你必须突出或提高一些东西，同时也可以放弃或降低一些东西，这样就会形成非对称优势”。
▲杨伟在的诗作：写给2035年的歼-20：
出生时，你是西南一隅的电光石火，喜悦在这头，质疑在那头。
长大后，你是珠海航展的惊鸿一瞥，自豪在这头，振奋在那头。
后来啊，你是祖国海天的坚强卫士，担当在这头，威慑在那头。
而现在，你是战鹰家族的不老传说，引领在这头，希冀在那头。
终章：航空报国
一路走来，成飞历经四十年。
从歼5甲的探索尝试，到歼7的一飞冲天，到枭龙的名扬四海，到歼10的自强不息，再到歼20威震四方，这些荣耀的背后是那些航空人的迎难而上，不断挑战和超越自我的勇气与担当。他们用弱小的身躯去丈量祖国的天空。