El 1 de octubre del 2012 se creó esta línea dentro de la primera fase de la nueva red ortogonal de Barcelona. La D20 substituyó el tronco común de las líneas 57 y 157 desde el intercambiador de Ernest Lluch hasta el Pº Marítimo. Las líneas 57 y 157 seguieron conectando Cornellá y Sant Joan Despí con el el nuevo intercambiador de Ernest Lluch. Además en la Av. Paralelo se implataron nuevos tramos de carril bus para mejorar la velocidad de esta nueva línea.

En el verano del 2016, y en todos los siguientes veranos, se pusieron en marcha unos turnos especiales, que según fuera la demanda, circulaban con un itinerario limitado entre Pg. Marítim y Pl. España. Los turnos eran nombrados como 5x

El 9 de agosto del 2017, se puso en circulación en la línea el autobús biarticulado VanHool, que hasta entonces solo había circulado por la línea H12.

A partir del sábado 30 de mayo del 2020, y por ponerse en marcha la campaña "Obrim Carrers" que dejaba sin circulación la calle Gran de Gracia, las líneas 52 y D20 modificaron su ruta. [Modificación de la ruta].

Anexos
Recorrido oct.2014 http://busdebarcelona.com

Cronologia
01.10.2012 - Se crea la línea
xx.06.2016 - Se crea un servicio limitado
09.08.2017 - Circula el biarticulado de TMB en la línea
30.05.2020 - Los sábados y domingo cambia la ruta