11 марта 1954 года вышло постановление Совмина СССР № 412-182 о создании авиационной системы ракетного оружия К-20, которым туполевскому ОКБ-156 предписывалось разработать самолет-носитель Ту-95К на базе бомбардировщика Ту-95М, ОКБ-155 А.И. Микояна самолет-снаряд Х-20.
При разработке Х-20 использовался опыт проектирования и постройки микояновцами сверхзвуковых истребителей И-7У (опытной машины) и МиГ-19. От истребителей позаимствовали общую компоновку, геометрию крыла со стреловидностью 55° и свехзвуковым профилем и лобовой ВЗ. Х-20 оснащалась специальным короткоресурсным вариантом двигателя АЛ-7ФК. От прототипов-истребителей изделие отличалось компоновкой головной части (диаметр фюзеляжа определялся размером боеголовки) и более тонким крылом. В качестве боевой части предписывалось использовать самый мощный тогда в СССР термоядерный заряд РДС-6, как и в авиабомбе "изделие 6", мощностью порядка 2кт. Однако в производство поступил вариант Х-20М, с усовершенствованной БЧ, у которой был увеличен срок хранения. Внешний вид изделия остался без изменений. На первом фото опытный экземпляр Х-20.
Система управления ракетой была комбинированной: с помощью бортового программируемого автопилота и командной системы, имеющей режимы "навигация" и "радиолокация". Ракета предназначалась для поражения площадных целей и имела дальность полета 600 км на высоте 15 км. Максимальная скорость достигала М2. Уже в процессе эксплуатации полки с системой К-20 стали ориентироваться на решение задач на море: поражение ВМБ и АУГ.
На вооружение ДА СССР система К-20 была принята в сентябре 1960 года. Полки оснащенные системой К-20 вели весьма интенсивную боевую подготовку. Количество только практических пусков в год достигало 4-7. В эксплуатации система представляла значительные сложности. Подготовка ракеты к пуску занимала в первое время до 22 часов. В последствие это время сократилось до 6 часов. Для удобства закатки подфюзеляжный киль сделали съемным. Для транспортировки ракет к месту подвески использовались специальные амортизированные тележки с регулируемым клиренсом. Вес ракеты достигал 12 тонн, и для того. чтобы закатить ее под самолет с ювелирной точностью требовалось не менее 15-20 нормальных мужиков. Если требовалось подержать ракету на стоянке ее необходимо было перегрузить на специальную стояночную тележку, т.к. транспортировочная тележка не могла долго выдерживать вес Х-20. После подвески ракеты из под фюзеляжа носителя выпускался обтекатель, закрывающий воздухозаборник Х-20 в полете и убираемый перед пуском ракеты.
До семидесятых годов прошлого века ракета Х-20, совершавшая полет на высоте 15 км с числом М2 была трудной целью для ПВО. Но с появлением истребителей 4-го поколения и новых ЗРК она потеряла шансы на прорыв вражеской ПВО. На рубеже восьмидесятых годов самолеты Ту-95 оставшихся модификаций начали оснащать ракетным комплексом К-22 с повышенными характеристиками. Но это уже другая тема.