152 мм пушка-гаубица Д-20 спроектирована в ОКБ-9 (г. Екатеринбург) под руководством Ф.Ф. Петрова. Серийное производство было начато в 1955 году на заводе № 221 − ныне ФГУП «Баррикады» (г. Волгоград).

Д-20 имеет ствол длинной около 26 калибров, который состоит из трубы-моноблока, двухкамерного дульного тормоза, муфты и казённика. Затвор вертикальный, клиновой с полуавтоматикой механического типа. Подъёмный и поворотный механизмы обеспечивают угол вертикального обстрела от −5 до +450, угол горизонтального обстрела составляет 580 градусов.

Для стрельбы из пушки-гаубицы Д-20 используются те же выстрелы, что и для 152 мм гаубицы Д-1. Возможна стрельба управляемыми снарядами «Краснополь» и тактическим ядерными боеприпасами.

В 2003 г. предприятие освоило и осуществляет по настоящее время капитальный ремонт Д-20, а также выпуск его командных узлов и деталей. В процессе капитального ремонта конструкторами произведена и защищена огневыми испытаниями модернизация Д-20, повышающая эксплуатационные характеристики домкратов изделия, а также надежность работы систем и механизмов затворной группы.