本路線提供啟德（啟德1號、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、大角咀（奧運站、君匯港）、港鐵南昌站及海達邨的巴士服務，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，初時往返啟德（沐安街）至大角咀（維港灣）。

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。

本路線投入服務多年以來，西九龍填海區及啟德發展區的發展仍然持續。為配合兩地社區發展，城巴及運輸署於《2022-2023年度巴士路線計劃》內，建議本路線延長路線至長沙灣（深旺道）（現址為海達邨所在），延長路段取道深旺道往返。建議已獲九龍城、油尖旺及深水埗區議會交運會通過。適逢原建議的新總站所在，已建成全新公共屋邨「海達邨」，並於近東京街西一邊的海達邨海盛樓基座（即1999年至2016年的「深水埗（東京街）」總站），重置當年因興建公屋而停用的公共運輸交匯處。海達邨公共運輸交匯處於2023年4月23日起啟用，延長路線建議於當日正式實施，總站並由原建議的長沙灣（深旺道）改為上述全新啟用的公共運輸交匯處。

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、大角咀及南昌站一帶，距離承啟道僅一街之隔的麗晶花園居民、宏天廣場（該等地區屬觀塘區）及機電工程署大樓上下班的市民也同樣受惠，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。

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。

城巴於2021年宣佈訂購50輛雙層巴士，其中部份新車可以選擇採用電動或其他新能源巴士。2022年6月21日，一輛福建製造的威馳騰WSD6121BR3FCEV氫燃料電池雙層巴士，由中國福建威馳騰漳州廠房運至深圳皇崗口岸，完成清關手續後，被拖至城巴西九龍車廠。該輛巴士採用氫能驅動的巴士電池，由加拿大巴拉德動力（Ballard Power Systems）提供，IV型車載儲氫瓶及供氫系統由中集合斯康氫能系統有限公司（中集合斯康，CIMC-Hexagon）供應，車身設計類似另一輛純電能驅動的威馳騰WSD6121BR1EV純電動雙層巴士（8910／HR3878）。該車於2022年7月15日首次亮相，由於當時香港未有氫能汽車相關法例以及加氫站的配套，故暫未能出牌載客。其後該車曾一度運回內地，並出外展出，直至2023年10月15日才運回香港，最終於同年11月29日出牌，車牌RP866（曾被城巴單層巴士1815及訓練巴士T37使用），並賦以編號59200，成為香港首輛出牌的氫能巴士，翌日城巴並舉行首部雙層氫能巴士和首個加氫站啟動禮，行政長官李家超成為首批乘客之一，並表示將訂立氫能燃料的安全運作框架及法規，為氫能巴士的引入建立法律基礎。經過一連串的測試後，該車終於在2024年2月25日早上11時首航本路線，成為全球首輛投入商業服務運作的氫能雙層巴士。

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。而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。

值得一提，新巴於2002年11月7日投得西九龍填海區一組共五條全新巴士路線，其中一條編號為703，往返長沙灣新區（當時估計地點為港鐵南昌站）及啟德北（即現時啟晴邨所在），途經奧運站、旺角及亞皆老街，但因啟德發展區及西九龍填海區延遲發展，加上當時九鐵暫停發展鐵路上蓋物業，令該路線最終無法投入服務。而啟德北一帶要直至2013年才有公營房屋遷入，該帶往來旺角的服務，由九巴24線改道替代。2018年，城巴投得的三條啟德巴士路線（包括本路線、22線及608線）投入服務，其中本路線及22線提供與新巴701、702線的八達通轉乘優惠，方便啟德居民透過轉乘往返西九龍新區。隨著本路線於2023年4月23日隨海達公共運輸交匯處啟用而延長至該處，當年新巴投得的703線的角色，最終由本路線正式提供串連西九龍填海區及啟德兩個新發展區的直接巴士服務，加強兩區聯繫。

按此處進入2023年4月23日前的城巴20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，深旺道及海達街。

長沙灣(海達邨)開，經：
海達街，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。