本路線提供啟德發展區（啟德1號、Oasis Kai Tak、龍譽、嘉匯、天寰、煥然一居、德朗邨、啟晴邨）往返新蒲崗（譽‧港灣）、九龍城、亞皆老街（九龍醫院）、窩打老道（廣華醫院、油麻地）、富榮花園、柏景灣及大角咀（奧運站、君匯港及維港灣）的巴士服務，是《2017-2018年度巴士路線計劃》建議的全新招標路線，於2018年4月29日起投入服務。

為配合啟德發展區人口增長，運輸署於《2017-2018年度巴士路線計劃》中，建議開辦三條全新路線服務該區，其中一條由啟德（沐寧街）往返大角咀（維港灣）（即本路線），取道啟德北（德朗邨、啟晴邨）、九龍城、亞皆老街（九龍醫院）、廣華醫院、油麻地、富榮花園、柏景灣及海輝道一帶。2018年2月，運輸署就啟德發展區三條全新巴士路線進行招標，九巴及城巴均有入標承投。同年4月，城巴向傳媒確認，擊敗對手九巴，投得包括本路線在內的3條啟德發展區的全新路線，其中本路線編號定為20，最終於同年4月29日起投入服務，成為城巴投得的三條啟德路線中首條投入服務者。原建議為來回程取道海輝道（浪澄灣）、櫻桃街隧道往返海泓道，本路線落實開辦以前，運輸署接納油尖旺區議會的建議，摒棄櫻桃街下通道與浪澄灣，而改經港鐵奧運站與君匯港外之一段深旺道，覆蓋更多大角咀地區。

本路線方便啟德發展區居民往返九龍城、亞皆老街、油麻地、旺角西及大角咀一帶，距離承啟道僅一街之隔的麗晶花園居民、宏天廣場及機電工程署大樓上下班的市民（該等地區屬觀塘區）也同樣受惠，也方便往返沿線四間醫院（九龍醫院、播道醫院、香港眼科醫院及廣華醫院）的大角咀、旺角西、啟德及麗晶花園居民，同時輔助其他行經亞皆老街的路線，加上大角咀來往窩打老道沿線的學生支持，繁忙時間客量頗佳，非繁忙時間則較遜色。本路線並與多條城巴機場／北大嶼山對外路線及新巴路線提供轉乘優惠，方便本路線沿線乘客透過轉乘往返將軍澳南、東涌、機場、西環、薄扶林及港島南區，也方便啟德居民前往尖沙咀及西九龍區。

本路線投入服務時，由於沐寧街當時尚未竣工，巴士無法按原定路線駛入位於該處的巴士總站；城巴遂採取臨時措施，為旗下一批Enviro500 MMC 12／12.8米（6426-6443／8473-8490，共36輛）雙層巴士，向運輸署申領有效期至2018年8月31日的禁區許可證，供巴士於臨時終點站「天寰」西行站落客後，可於沐安街盡頭掉頭，並折返位於東行線的起點站上客（因當時沐安街由沐寧街起至盡頭處的一段只准11米或以下的車輛駛入）。經城巴與運輸署多番商討後，運輸署決定於2018年6月8日起，開放沐寧街以西一段沐安街予所有專營巴士駛入。及至2020年7月，時任當區區議員張景勛（啟德中及南選區），與城巴視察沐寧街一帶路面後，城巴決定本路線正式以啟德（沐安街）（天寰對面）作總站，並於同年7月20日起落實。

由於沿路途經上述提及的四間醫院，現時除突發情況或「欠車」外，本路線現時全線派車指定採用已加裝額外輪椅停放區、能同時接載兩位輪椅乘客的Enviro500 MMC 12.8米（6426-6443、6491-6497，後者配置歐盟六型引擎），其中兩輛在裝嵌時已分別獲塗上城巴創辦初期的淡黃色背景連深啡色線條設計（6493／VB9800），及於1980年代起改用的鮮黃色背景連深橙色及深藍色線條設計（6495 ／VD980）（該兩部巴士車牌原本使用於6817（城巴機場快線版本Enviro500 MMC 12.8米）及6439（城巴普通版Enviro500 MMC 12.8米）的車牌號碼），於2019年9月起分別指定行走1號線（6493）及182線（6495），以慶祝城巴成立40周年，直至2020年7月兩部巴士歸回本路線及608線服役。

值得一提，20這個編號，在城巴使用作本路線編號前，已被九巴使用三次：第一代20線於1947年10月7日由戰後的4號線（元朗至沙頭角）分拆出來，往返元朗至文錦渡，1963年5月12日配合九巴重組新界路線而停辦，同日起第二代20線投入服務，往返上水至沙頭角，1973年7月16日起配合九巴大幅重組新界路線而改稱78（現稱78K）；第三代20線於1975年11月16日起投入服務，往來愛民至佐敦道碼頭（現址為廣深港高速鐵路西九龍總站），1983年9月28日起因與九巴8號線合併而停止服務，現在再重用。

本路線為城巴首條九龍市區專營路線，亦是從1933年6月11日香港巴士專營權生效起，於九龍市區內首條由九巴以外專營巴士公司經營之兩位數字編號路線。本路線也是繼新創建於2003年投得及開辦多條西九龍專線（由旗下新巴營辦），相隔15年後，再次投得九龍市區路線，也成為現時眾九龍市區路線中首條獲批准採用12.8米「巨無霸巴士」行走的路線，更是九龍市區首條及目前唯一一條全線採用12.8米巴士的全日專營巴士路線，開創城巴服務先河。於本路線開辦當日，部分用車電牌會顯示「Kai Tak 20 新里程」，有關車輛更放有紙牌作宣傳。

由2021年1月9日起，本路線與8條新巴及城巴路線，試行電子支付系統，乘客使用電子支付工具（支付寶、雲閃付）內的交通二維碼即可支付車資，成為首兩條接納電子支付車資的九龍市區專營巴士路線之一（另一條為20A線）。同年5月9日起，電子支付系統擴展至所有新巴及城巴的專營巴士路線。

啟德(沐安街)開，經：
沐安街，承啟道，協調道，迴旋處，太子道東，太子道西，亞皆老街，窩打老道，麗翔道，海泓道，櫻桃街，深旺道，海輝道及海帆道。

維港灣開，經：
海帆道，海輝道，深旺道，櫻桃街，大角咀道，迴旋處，海泓道，麗翔道，窩打老道，亞皆老街，太子道西，太子道東，四美街，六合街，七寶街，啟新道，協調道，迴旋處，協調道，承啟道，沐虹街，沐翠街，承啟道及沐安街。