本路線提供紅磡黃埔花園、尖沙咀東、尖沙咀、油麻地、旺角、深水埗、長沙灣、美孚往來機場及港珠澳大橋香港口岸的特快深宵機場巴士服務，回程加經紅磡灣、蕪湖街，於2018年7月3日凌晨起投入服務，袛於每日清晨及深夜分別提供前往機場／港珠澳大橋香港口岸及黃埔花園方向的服務，方便深夜由港珠澳大橋香港口岸、機場往美孚、長沙灣、深水埗、油尖旺及紅磡，及清晨由紅磡、油尖旺、深水埗、長沙灣、美孚往機場上班或乘搭早機，或於港珠澳大橋香港口岸過境澳門或珠海的乘客。

機場管理局每兩年會進行一次全面的交通需求調查，調查對象包括機場旅客及在機場島內工作的員工，以優化公共交通服務。在2014年的一次調查中，深宵時段（每晚2300至翌日0359時段）抵港航班數目比2013年增加21%，機場島員工要求巴士公司開辦特快通宵巴士服務，讓他們可以更快捷地回家作息或上班，而在深宵和清晨抵港的旅客或市民亦可利用該等巴士服務。為應付機場員工及抵港旅客對深宵公共交通的需求，機場管理局建議運輸署及巴士公司開辦機場深宵特快巴士路線，由機場直接前往員工主要居住地區。運輸署隨後與巴士公司商討後，在得到機場島上公司僱主支持下，及因應暑假深宵抵達香港航班數目較多，建議在2015年7月開辦四條深宵特快機場通宵巴士路線（城巴NA21、NA29線及龍運巴士NA33、NA34線），由機場分別前往交通需求較集中的地區，試辦期三個月。機管局更特別為通宵巴士快線補貼巴士公司，如實收車費收益低於巴士公司同意承擔的成本，機管局會補貼差額。

在以上四線投入服務後，有機場員工及旅客反映，現時晚上較後時段抵港航班延誤的情況經常出現，加上深宵及清晨航班數量增長，現有的城巴機場快線A20、A21及往來機場的北大嶼山對外路線E21、E23線未能配合該等航班數量上升及航班運作而衍生往來市區至機場的需求，即使凌晨設有特快機場深宵快線NA21單向由機場開出，惟服務範圍只覆蓋旺角及大角咀，旅客需要乘坐需繞經東涌及機場後勤區的通宵巴士路線N21／N21A，車程相對較長。

因此，城巴及運輸署於《2017-2018年度巴士路線計劃》中，建議參考2015至2016年開辦多條特快深宵路線之經驗，開辦一條往返紅磡、油尖旺、深水埗及美孚至機場的城巴深宵機場快線，編號為NA20（即本路線），於日間A21線機場尾班車後及紅磡頭班車前各開出一班，由青嶼幹線至彌敦道近梳士巴利道走線依當時日間的A20線（前稱A21P）相約走線（惟往機場方向不經九龍公園徑及廣東道），然後經梳士巴利道、紅磡繞道（往市區方向加經紅磡灣、蕪湖街、德民街），以黃埔花園為市區總站。經九龍城、油尖旺及深水埗區議會交通及運輸委員會通過後，本路線於2018年7月3日凌晨起投入服務，初時總站為機場（地面運輸中心）。為配合港珠澳大橋於同年10月24日早上0900通車，本路線於翌日（10月25日）凌晨起，總站延長至港珠澳大橋香港口岸，方便清晨於該口岸過境澳門或珠海，及深夜由澳門或珠海返港的美孚、西九龍、紅磡居民。

為配合機場三跑道系統項目工程，機場（二號客運大樓）於2019年11月28日晚上2300起關閉，以便進行長達四年的擴建工程。為配合該項工程，位於翔天路的機場（二號客運大樓）巴士站於翌日（2019年11月29日）凌晨起停用，本路線由當日起，在機場（一號客運大樓）落客後，即直接前往港珠澳大橋香港口岸旅檢大樓，不再途經機場（二號客運大樓）。因應新型冠狀病毒肺炎疫情，本路線由2021年1月25日起暫停服務，長達3年之久，直至2024年2月8日才恢復服務，成為最後一條因新冠疫情而暫停服務的機場巴士路線恢復服務。

機場管理局將此類路線定名為「通宵巴士快線 Overnight Express Bus」，更為貨運區及航膳區之員工提供免費機場員工接駁巴士前往國泰城及一號客運大樓以轉乘此類路線。由於本路線不經國泰城，乘客必須在一號客運大樓下車，然後步行前往對面地面運輸中心巴士總站乘搭本路線。

黃埔花園開，經：
德康街，紅磡道，紅磡繞道，梳士巴利道，彌敦道，長沙灣道，荔枝角道，葵涌道，荃灣路，荃青交匯處，青荃路，青衣北岸公路，青衣西北交匯處，青嶼幹線，北大嶼山公路，機場路，暢航路，機場路，機場南交匯處，暢連路，航天城交匯處，赤鱲角路，順暉路及順匯路。