因此，最终确定的运-20大型运输机是以伊尔-76作为基础并参考美国C-17部份先进设计，针对伊尔-76采用临界翼，运载/起飞重量比低、货舱宽度和高度小，装载适应性差、发动机耗油和噪声偏大、航电系统落后的缺点，结合我国近年来在相关领域的进步如超临界翼、综合航电、复合材料及加工、涡扇发动机，研制的一型军用大型运输机。
设计特点
运-20采用常规布局，机翼为悬臂式上单翼，前缘后掠角24°，无翼梢小翼。悬臂式T形尾翼。垂直安定面与
运-20风洞吹风模型
机身连接处向前伸有小背鳍，嵌入式方向舵分为上、下两段，升降舵分为两段。液压可收放前三点式起落架，可靠重力应急自由放下。前起落架为双轮，主起落架为6轮。前起落架向前收入机身，主起落架旋转90°向里收入机身两侧整流罩内。该机为大展弦比超临界翼型，采用包括前缘缝翼及外吹式襟翼系统等增升装置。
由于中国采用了独特的新技术，运-20已经接近国际先进运输机的水平。运-20以伊尔-76运输机的设计为基础，但是体积更大，运载能力更强，电子设备也十分先进。此外，运-20还参考了美国C-17“环球霸王”运输机的部分设计，如垂直尾翼、超临界机翼等。
结构上，运-20将采用超临界翼和提高复合材料使用比例，这样可以降低飞机的结构重量。由于飞机升力增加，升阻比提高，因此即使发动机推力、最大起飞重量维持不变的情况下，其载重也会增加。而伊尔-76采用的是临界翼，运载/起飞重量比低。
针对中国空军的要求，运-20在伊尔-76基础上加宽、加高货舱以便适应新时期大量的出现的超宽、超高货物。伊尔-76货舱宽度和高度小，装载适应性差，而我国新运的货舱容积增加到320立方米，超过伊尔-76三分之一。因此，国产军用大型运输机看起来会觉得比较短、粗，这也是新时期军用运输机一个普遍的外观特征。
在动力系统方面，最初可能采用D-30型发动机，随后会用WS-18发动机或是FWS-10型发动机的改进型号。WS-18各方面的性能应该和CFM-56相近，重量为2000公斤，而伊尔-76采用的D-30KP的重量为2300公斤，特别是前者的耗油量比后者要低20%。这样，在载油量不变的情况下，国产军用大型运输机的航程显然要比伊尔-76要远。或者在相同的航程情况下运载量比其要多。