在2009年11月份，中國電視節目對人民解放軍空軍副司令員何為榮將軍的一次採訪中，殲-20戰機首次被公眾得知。何將軍在該次採訪中曾經推測，第四代戰鬥機應該會在2010-2011年期間進入試飛階段；並且將在2017-2019年期間正式投入使用。截止到2011年1月11日殲-20飛機第一次試飛，或者說第一次公開試飛時為止，中國至少已經完成了兩架殲-20戰機原型機。這兩架飛機在排氣噴嘴的細節設計上還有一定區別；所以外界預測，這兩架飛機的其中一架可能採用了與殲-10戰機一樣的由俄羅斯提供的AL-31F型引擎；而另外一架則採用了由中國自主研發的WS-10型引擎。

疑似殲20正進行投彈試驗

美國《航空周刊》分析稱，殲-20稱得上是一架大飛機。儘管它的整體長度比洛克希德-馬丁公司研製、長度為62英尺的F-22長出並不太多；但它從機頭到排氣噴嘴部位的主體結構顯然要比F-22長一些。殲-20的彈倉設計很接近F-22，位於機身下部的武器托架相對較大；而側托架則相對要小一些，據推測應該是用來裝載空對空導彈。

在殲-20正式出現之前，關於它將採用的氣動布局就謠言四起；但是，設計最終還是延續了殲-10的鴨式氣動布局。同時，位於機尾的兩個小的、傾斜的、可以全方位移動的垂尾非常合適其整體設計。儘管，美國當前擁有的隱形戰機中沒有採用鴨式氣動布局的機型；但根據其早期提出的聯合打擊戰鬥機設計方案，他們在該方案中計劃建造的飛機採用的正是水平尾翼前置的鴨式氣動布局；其中就包括了與殲-20十分相像的F22，以及道格拉斯推出的X-36型無人機。

隱形飛機的設計方案一般都遵循洛-馬公司的F-22戰機，以及X-35戰機的做法；進氣道和機身上部之間被設計成一個高折角，而平坦而傾斜側面則通過一個小半徑的弧度轉入平坦的底面。如果從上往下看，殲-20的機身整體呈樹冠形狀，這也讓人聯想起F-22。殲-20上還採用了最初由洛-馬研製出來的無附面層隔道超音速進氣道(diverterless supersonic inlet，DSI)；到目前為止，DSI技術已經被應用在殲-10B、JF-17，以及瑞典SAAB公司設計的“鷹獅戰機”JAS-39E/F等機型上。

從飛機的尾部看起來，殲-20並不像上述提及的那些隱形飛機；這個造型反而和俄羅斯蘇霍伊公司的T-50飛機類似。這樣做顯然是有目的的，應該是為了避免採用像F-22一樣沉重的二維噴嘴。在這個方面，無論是T-50還是殲-20，都體現了從1986年以前直到F-22推出之前這一階段內，進行的先進戰術戰鬥機研究( Advanced Tactical Fighter studies)中提出的理論。根據這個理論，快速、高飛行高度、足夠敏捷的飛機對來自後方的攻擊擁有較高的免疫力。

《航空周刊》稱，而根據在網上流傳的一篇中國論文中的內容，這樣設計的主要目的是為了保證殲-20在使用中國當前擁有的，例如AL-31F和WS-10這樣的引擎時，也能夠獲得高的速度和好的機動性；而這樣的引擎在推力/重量比上還不能和西方國家現有的引擎相提並論。殲-20戰機選擇採用三角翼，又採用相對較長的機身來解決低超音速動力的問題；再加上既大且高的偏轉鴨翼，這樣的設計能讓它擁有更好的敏捷性。

在全動垂尾的設計上，據稱殲-20比傳統的垂直安定面和方向舵面積設計要小40%，而且更加輕便。儘管，採用現有的引擎讓其巡航能力並不值得稱道；但在動力方面的設計還是很不錯的。假如中國能在動力技術方面取得新的進展，這個瑕疵就能被很好的彌補。

2012年10月，一組疑似第3架國產殲-20原型機的照片出現在中國網絡上。從圖片中看，這架殲-20戰機並未塗刷編號，與編號為2001和2002的殲-20在外觀上有明顯差別，主要是機頭雷達罩顏色偏淺，空速管也與前兩架次不同。從雷達罩的變化來看，這架殲-20戰機很可能已經加裝相控陣雷達並開展相關測試工作。雖然這架戰機後被證實並非第三架殲-10，一架戰機安裝雷達表明它已通過基本測試，進入定型研發新階段。離首次出現僅僅三年時間，殲-20的研發速度令外界對中國軍工實力感到震驚，按照這個速度，第三架殲-20在2013年問世並非不可能。中國觀察家們今年將會繼續關注殲-20的飛行測試項目的進展；同時，還將不斷尋找中國在隱形戰機技術領域，針對現有技術挑戰開展工作的跡象。

一架隱形飛機為了探測和追蹤它的目標，需要在飛機上裝備多種基於多種光譜原理、主動或者被動的傳感器；並且需要對從這些傳感器獲得的數據信息進行充分融合和管理，從而給飛行員提供最簡潔直觀的可靠數據。類似的，為了讓隱形戰機作為網絡化力量中的一部分，發揮它的最大效率；隱形戰機需要一個高效率，低幾率被攔截的噪聲和數據通訊系統。為了攻克這些問題，美國付出了25年的努力；但是到目前為止，仍然沒有尋得很好的解決方案。

人們對中國隱形飛機的關注往往忽視一個基礎的問題：殲-20的設計初衷是什麼？對空中戰鬥來說，殲-20作用很大；但是鑑於中國的地理環境因素，他們並不需要面對像F-22被設計用來對抗的那些敵對戰機力量。與此同時，殲-20的武器托架太小，不足以裝下大部分當前的空對地對抗武器。關於設計初衷有一種可能，也許殲-20的目標是威懾敵方情報、監視、偵察設備，通過隱形的特性和速度上的優勢對其護航力量進行打擊。