Вертолет Ми-20 проектировался как легкий однодвигательный многоцелевой аппарат, предназначенный для использования в связном (штабном), учебно-тренировочном, разведывательном, санитарном, пассажирском, транспортно-десантном, сельскохозяйственом и, даже, боевом вариантах.

Он имел каплевидный фюзеляж, в передней части которого размещалась хорошо остекленная пятиместная кабина с широкими боковыми дверями, передние створки которых были открывающимися, а задние — сдвижными. Один пассажир или десантник размещался на сиденье справа от летчика, и еще три — на диване сзади.

В санитарном варианте в кабине можно было перевозить двух раненых на носилках и сопровождающего медработника.

В сельскохозяйственном варианте Ми-20 комплектовали распылительным оборудованием и подвесными баками с химикатами.

В случае боевого применения вертолет должен был оснащаться на боковых подвесных пилонах четырьмя-шестью противотанковыми ракетами, либо двумя блоками УБ-16-57, либо пулеметно-пушечным вооружением.

 За кабиной находился отсек силовой установки, которая приводила во вращение трехлопастной несущий винт. Втулка несущего винта проектировалась классической трехшарнирной, но рассматривалась возможность установки и бесшарнирной втулки. Двухлопастной рулевой винт находился на конце хвостовой балки, от повреждений он был защищен килевидной хвостовой опорой и трубчатым ограждением.

Концевая балка не предусматривалась. Шасси сначала предполагалось колесным, а затем — легким полозко-вым.

В целом проектируемый вертолет отличался современными «элегантными» формами и тщательно проработанной компоновкой.