В 50-е годы в Советском Союзе создали ряд турбовинтовых пассажирских лайнеров. И, что интересно, каждый из них имел «родственника» военного назначения. На базе Ту-144 был создан самолёт дальнего обнаружения Ту-126. Ан-10 имел грузовой аналог – Ан-12. Ну а самый распространённый и долговечный из тройки – Ил-18 – стал основой для машины радиотехнической разведки.Разведка – самая очевидная задача, которую можно было доверить самолёту, потому и первые военные аэропланы были разведчиками, вооружёнными обычно фотоаппаратами. Однако развитие зенитных ракет в 50-х годах изменило расклад сил. Летать над территориями государств с сильной ПВО стало невозможно даже высотным разведчикам. И уже в 1964 году в США на вооружение приняли самолёт RC-135, способный вести наблюдения, не нарушая советских границ. В 1965 году создать аналогичный разведчик поручили КБ Ильюшина.
В 1967 году в средство радиоразведки начали переделывать серийный лайнер Ил-18Д.
На эту реконструкцию ушёл год. В марте 1968 года Ил-20 ушёл в первый полёт, а в 1969 году завершились опытные полёты, которые решили засчитывать одновременно как государственные испытания. Самолёт рекомендовали запускать в серию.
Крыло – в виде трапеции, со съёмными консолями, оснащено 2-щелевыми закрылками и 2-секционными элеронами. Хвостовое оперение состоит из стабилизатора с рулями высоты и киля с рулём поворота.
Разведчик оснащён 4 турбовинтовыми двигателями АИ-20М. Каждый мотор имеет 10-ступенчатый компрессор и 3-ступенчатую турбину, взлётная мощность на валу винта – 4250 сил. Пропеллеры – автоматически изменяемого шага. Топливо поступает из крыльевых баков – часть из баков мягкого типа (размещены в центроплане), а часть — кессонные в консолях. Система управления у «Ила» – механическая, плоскости управляются с помощью тяг и тросов, без участия усилителей, имеется автопилот.
Главным отличием Ил-20 было, разумеется, специальное оборудование.
В бывшем пассажирском отсеке разместили фотоаппараты модели А-87П, предназначенные для перспективного фотографирования поверхности земли. Объективы фотоаппаратов прятались за боковыми обтекателями. Эти же обтекатели скрывали антенны РЛС «Ромб», определявшей местоположение радаров противника (по направлению и частоте).
Под фюзеляжем разведчика устанавливалась гондола, в которой находилась РЛС бокового обзора – «Игла-1». Эта станция, в отличие от «Ромба», позволяла не только обнаруживать излучение других радаров, но и получать радиолокационное изображение местности, по качеству и разрешению не уступавшее фотографиям.
Экипаж Ил-20 состоял из 2 пилотов, бортинженера и радиста. Радиоэлектронное оборудование находилось под контролем 6 операторов. В задней части бывшего пассажирского отсека обустраивалось бытовое помещение. Бывший люк багажного отсек был переделан в эвакуационный, для покидания самолёта с парашютом.