2000年以色列迫于美国压力终止与中国在预警机方面的合作后，中央下决心搞出预警机，这时一个迫切的问题就出现在我们面前，大型预警机需要大型飞机作为平台，所以中央命令西飞研制一款能作为大型预警机平台的大型运输机，当时要求要以伊尔-76为蓝本，在技术上比伊尔-76MD型先进，西飞的技术储备这时候发挥了关键作用，在很短的时间内就拿出了总体设计方案，也就是现在广为人知的运-20。由于中国空域广阔，即使预警机采取高低搭配，需要大型预警机在数十架之多（其中一部分担负战备值班，一部分作为储备机）。由于在后续设计中遇到了一些问题，因此西飞将眼光投向了传统合作伙伴乌克兰安东诺夫设计局。在获得了乌克兰的技术支持后，西飞解决了大运在设计上的问题。可以说，是在预警机平台的迫切要求下，才有了现在的运-20大型运输机。
在2004年全国人大会议期间，中国工程院院士、著名航空动力专家、现任中国航空工业第一集团公司科技委副主任刘大响提交了《关于尽快开展大型飞机研制的建议》的提案提到：“对于中国要不要搞大飞机、能不能搞大飞机，我认为各方面专家们的意见基本上是一致的，都认为中国一定要搞自己的大飞机。第一，中国有这个需要，第二，中国有这个技术基础，有这种可能性。第三，这也是我们走向航空强国的必经之路。如果没有自己的大飞机产业，就只能算是航空大国，而不能说是航空强国，大飞机是个重要标志。”
2004年珠海航展上中航展出的运输机模型
2004年11月的珠海航展上，中航一集团突然发布了一个从未面世的运输机模型。从外观上看，它不属于运-7、运-8家族，也和中国任何一种运输机都没有相似之处。这架飞机采用悬臂式上单翼、双涡扇发动机布局，总体而言与伊尔-76大型运输机有几分相似之处。官方称该机为WJ喷气式教练机，但从该机设计特点来看，该机属于不折不扣的大中型运输机。现在看来，该机的设计与运-20颇为类似，这证明最迟于2004年中航就已经开始了大型运输机的研制。
2006年初，“发展大飞机”作为国家决策被写进《国家中长期科技发展规划纲要》和《十一五规划发展纲要》。2007年2月，国务院常务会议原则批准大型飞机研制重大科技专项正式立项。至此，有50多年历史的中国航空工业，终于继运-10之后，再次将制造具有自主知识产权的大飞机提上议事日程。