Рразработан вертолёт в ОКБ Камова под руководством главного конструктора Николая Ильича Камова. Впервые поднялся в небо 20 июля1961 года. 9 августа того же года Ка-20 демонстрировался на воздушном параде в Тушино с новыми турбовальными двигателями ГТД-3 и с макетами ракет. Вскоре проект был заменён немного переработанным вариантом, вошедшим в серию как Ка-25.