歼-20隐形战斗机首架技术验证机于2011年1月11日中午12时50分左右进行首次升空飞行测试，13时08分成功着陆，历时18分钟。
整个首飞过程在歼-10S战斗教练机陪伴下完成 。
2016年10月28日，首次发布“空军试飞员将驾歼-20飞机亮相中国航展”后，还陆续发布了“歼-20战机列装空军作战部队”“空军歼-20战机首次开展海上方向实战化训练”等。
在2016年11月1日，第十一届珠海航展，歼-20首次进行空中飞行展示。两架歼-20做了公开飞行，不仅在现场引起轰动，也立刻被西方媒体大量报道。歼-20是中国现代空中力量的代表作，也进入了世界最先进的第五代战斗机行列，它是中国国防能力高速发展的一个象征。
2018年11月11日，第十二届中国航展在珠海迎来“高光时刻”：歼-20战机在公开飞行展示中挂弹开仓，震撼献礼人民空军成立69周年纪念日。
2019年10月13日，庆祝人民空军成立70周年航空开放活动新闻发布上，空军新闻发言人申进科大校介绍歼-20战机列阵人民空军“王牌部队”
2017年3月9日，中央电视台报道歼-20战斗机正式进入空军序列。
2017年3月13日，《中国日报》发布消息称，中国自主研制的歼-20近期将装配国产发动机。
2017年7月30日，歼-20三机编队参加在朱日和举行的庆祝中国人民解放军成立90周年阅兵。歼击机梯队飞来，3架歼-20隐形战斗机以楔形编队的形式在天空中飞过。
2017年9月28日，在中国国防部行记者会上，国防部新闻发言人吴谦大校介绍歼-20飞机已经列装部队。
2017年11月10日上午，中国空军发言人申进科大校表示，歼-20 列装部队后，已经开展编队训练。
2018年2月9日，中国空军新闻发言人申进科大校发布消息，歼-20开始列装空军作战部队。
2018年10月30日，中国空军4架歼-20隐形战斗机现身珠海金湾机场上空。
2019年10月1日，歼-20现身庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式；阅兵中，歼-20与歼-16、歼-10C三型飞机分别以5机楔队组成战斗队形接受检阅；该三款歼击机被誉为中国空军歼击机家族的“三剑客”，是未来联合作战的骨干力量
歼-20是眼下亚洲区域最先进的战机，这让中国空军在面对日本、韩国与印度等国家的空军时占有显著优势。外媒将歼-20与其他国家战机进行了对比。俄罗斯苏霍伊苏-57战斗机由于研制进度几度推迟，尚未正式交付入役；美国F-35战斗机也多次出现飞机供氧不足的问题，大面积停飞，出口受阻；韩国KF-X隐形战机先是被爆出因掌握不了关键技术而被迫降成四代半战机的情况，后又传出了合作方印尼打算撤资并已告知韩国的消息。因此，中国歼-20战机成为亚太区域领跑的优势战机。
中国空军正向全疆域作战的现代化战略性军种迈进，成为有效塑造态势、管控危机、遏制战争、打赢战争的重要力量。歼-20战机列装空军作战部队，将进一步提升空军综合作战能力，有助于空军更好的肩负起维护国家主权、安全和领土完整的神圣使命。
歼20是我国自主研制的第五代战斗机，它的研制实现了既定的四大目标——打造跨代新机、引领技术发展、创新研发体系、建设卓越团队。打造跨代新机，是按照性能、技术和进度要求，研制开发我国自己的新一代隐身战斗机。引领技术发展，指通过自主创新实现强军兴军的目标。歼20在态势感知、信息对抗、协同作战等多方面取得了突破，这是中国航空工业从跟跑到并跑，再到领跑的必由之路。创新研发体系，是指建设最先进的飞机研制条件和研制流程。通过一大批大国重器的研制，我们建立了具有我国特色的数字化研发体系。建设卓越团队，是指通过型号研制，锤炼一支爱党爱国的研制队伍，这些拥有报国情怀、创新精神的优秀青年是航空事业未来发展的生力军。未来，我们将在战斗机的机械化、信息化、智能化发展征程上不断前行。
