运-20，作为中国自主研发的首款大型运输机，其设计独树一帜，尤其在新颖的设计元素中，超临界机翼无疑是一个引人注目的亮点。这种机翼设计特征鲜明：前缘圆润，上表面平滑，下表面在后缘附近微微内凹，后缘则变得纤细并向下弯曲。这样的设计精妙之处在于，它能有效延缓高亚音速飞行时机翼波阻的急剧增长，从而提升机翼的临界马赫数，并有效减轻机翼的结构重量。

尽管超临界机翼听起来像是前沿科技，但实际上它并非新鲜事物。早在1940年，德国航太中心便提出了这一机翼构型。随后，霍克·西德利公司在1959年至1965年间对这一设计进行了改良。而1972年首飞的A300，正是基于这一设计，推出了世界上最早实用化的超临界机翼。大西洋彼岸的NASA工程师理查·惠特科姆也在1967年提出了类似的设计，并在一架改装的TF-8ASCW验证机上进行了广泛测试并获得专利，但他在全球范围内并非此概念的先驱。

如今，空客的全系列客机、波音的757、767、777、787、747-8，俄罗斯的伊尔-96，以及中国的ARJ-21和C919等机型均采用了超临界机翼。在军机领域，AV-8B、S-3、C-17和A-400M也均有所应用。因此，运-20采用超临界机翼，可以说是顺应了国际潮流，而非特别创新之举。若说创新，也仅在于它是首次在国产军用运输机上应用这一技术。当然，由于机翼的尺寸原因，从远距离肉眼观察，很难区分超临界机翼与普通机翼的差异。

为了赋予运-20野战机场短距起降的能力，其机翼采用了极为复杂的增升设计：前缘配备了全展向多段前缘缝翼，后缘内翼段和中翼段则安装了后退式三缝襟翼，外侧为副翼，上表面还设有6块大型扰流板，用于增阻和控制飞行姿态。

有人因运-20未采用C-17那样的吹气襟翼，而认为其技术水平不如C-17。实际上，双缝吹气襟翼虽能带来显著的增升效果，但要求主翼及襟翼材料、发动机安装位置和推力等均需达到高标准。在发动机推力不足的情况下，运-20选择采用常规三缝富勒襟翼，无疑是更为谨慎和务实的做法。

从机翼的形状和正面看，运-20与伊尔-76颇为相似，尤其是外置翼盒的设计如出一辙。虽然外置翼盒和庞大的整流罩会增加阻力和结构重量，但它们也带来了显著的好处：保持了货舱的完整性，不占用内部空间，可装载大尺寸货物；同时增加了机体容积，可携带更多设备和燃油。因此，对于运-20、A-400M等直径较小的军用运输机来说，外置翼盒是综合权衡后的最佳选择，并非设计水平上的落后。

运-20的机翼在剖面上与C-17相似，从正面和顶部看则与伊尔-76相近，似乎融合了两者的特点。但实际上，它的设计水平非常高。以C-17为例，其最大起飞重量为265吨，翼展为51.75米。然而，在其初始设计中，最优化的翼展应为53.4米。但由于美国空军要求在120x90米的野战停机坪上能停放3架C-17，为了留出足够的安全间距，不得不缩短翼展，并加装了NASA为其专门设计的2.9米高翼梢小翼来弥补升力损失。相比之下，最大起飞重量为195吨的伊尔-76MD翼展为50.5米。

而与伊尔-76发动机推力相同、翼展相近、机身截面更大的运-20，其最大起飞重量却达到了220吨，运力提高了三分之一。这足以证明中航一飞院在机翼和整机气动设计上的卓越水平。

此外，运-20的机翼由西安飞机工业（集团）有限责任公司制造。