殲-20隱形戰鬥機首架技術驗證機於2011年1月11日中午12時50分左右進行首次升空飛行測試，13時08分成功著陸，歷時18分鐘。
整個首飛過程在殲-10S戰鬥教練機陪伴下完成 。
2016年10月28日，首次發佈“空軍試飛員將駕殲-20飛機亮相中國航展”後，還陸續發佈了“殲-20戰機列裝空軍作戰部隊”“空軍殲-20戰機首次開展海上方向實戰化訓練”等。
在2016年11月1日，第十一屆珠海航展，殲-20首次進行空中飛行展示。兩架殲-20做了公開飛行，不僅在現場引起轟動，也立刻被西方媒體大量報道。殲-20是中國現代空中力量的代表作，也進入了世界最先進的第五代戰鬥機行列，它是中國國防能力高速發展的一個象徵。
2018年11月11日，第十二屆中國航展在珠海迎來“高光時刻”：殲-20戰機在公開飛行展示中掛彈開倉，震撼獻禮人民空軍成立69週年紀念日。
2019年10月13日，慶祝人民空軍成立70週年航空開放活動新聞發佈上，空軍新聞發言人申進科大校介紹殲-20戰機列陣人民空軍“王牌部隊”
2017年3月9日，中央電視臺報道殲-20戰鬥機正式進入空軍序列。
2017年3月13日，《中國日報》發佈消息稱，中國自主研製的殲-20近期將裝配國產發動機。
2017年7月30日，殲-20三機編隊參加在朱日和舉行的慶祝中國人民解放軍成立90週年閱兵。殲擊機梯隊飛來，3架殲-20隱形戰鬥機以楔形編隊的形式在天空中飛過。
2017年9月28日，在中國國防部行記者會上，國防部新聞發言人吳謙大校介紹殲-20飛機已經列裝部隊。
2017年11月10日上午，中國空軍發言人申進科大校表示，殲-20 列裝部隊後，已經開展編隊訓練。
2018年2月9日，中國空軍新聞發言人申進科大校發佈消息，殲-20開始列裝空軍作戰部隊。
2018年10月30日，中國空軍4架殲-20隱形戰鬥機現身珠海金灣機場上空。
2019年10月1日，殲-20現身慶祝中華人民共和國成立70週年閱兵式；閱兵中，殲-20與殲-16、殲-10C三型飛機分別以5機楔隊組成戰鬥隊形接受檢閱；該三款殲擊機被譽為中國空軍殲擊機家族的“三劍客”，是未來聯合作戰的骨幹力量
殲-20是眼下亞洲區域最先進的戰機，這讓中國空軍在面對日本、韓國與印度等國家的空軍時佔有顯著優勢。外媒將殲-20與其他國家戰機進行了對比。俄羅斯蘇霍伊蘇-57戰鬥機由於研製進度幾度推遲，尚未正式交付入役；美國F-35戰鬥機也多次出現飛機供氧不足的問題，大面積停飛，出口受阻；韓國KF-X隱形戰機先是被爆出因掌握不了關鍵技術而被迫降成四代半戰機的情況，後又傳出了合作方印尼打算撤資並已告知韓國的消息。因此，中國殲-20戰機成為亞太區域領跑的優勢戰機。
中國空軍正向全疆域作戰的現代化戰略性軍種邁進，成為有效塑造態勢、管控危機、遏制戰爭、打贏戰爭的重要力量。殲-20戰機列裝空軍作戰部隊，將進一步提升空軍綜合作戰能力，有助於空軍更好的肩負起維護國家主權、安全和領土完整的神聖使命。
殲20是我國自主研製的第五代戰鬥機，它的研製實現了既定的四大目標——打造跨代新機、引領技術發展、創新研發體系、建設卓越團隊。打造跨代新機，是按照性能、技術和進度要求，研製開發我國自己的新一代隱身戰鬥機。引領技術發展，指通過自主創新實現強軍興軍的目標。殲20在態勢感知、信息對抗、協同作戰等多方面取得了突破，這是中國航空工業從跟跑到並跑，再到領跑的必由之路。創新研發體系，是指建設最先進的飛機研製條件和研製流程。通過一大批大國重器的研製，我們建立了具有我國特色的數字化研發體系。建設卓越團隊，是指通過型號研製，錘鍊一支愛黨愛國的研製隊伍，這些擁有報國情懷、創新精神的優秀青年是航空事業未來發展的生力軍。未來，我們將在戰鬥機的機械化、信息化、智能化發展征程上不斷前行。
