Příběh BR.20 začal v roce 1934, když Regia Aeronautica vydala specifikace designu pro nové bombardovací letadlo. Skoro všichni italští výrobci letadel zaslali své koncepty, z nichž Regia Aeronautica vybrala tři. Jedním z nich byl BR.20 od Fiatu. Ti letadlo navrhli v rychlosti a jeho návrh dokončili až napřesrok, první prototyp byl postaven a připraven ke zkouškám v roce 1936. K potěše zkušebního pilota prokázal BR.20 během testování dobrou ovladatelnost. Ještě důležitější ale byla přesnost bombardování. Čáp dokázal zasáhnout cíl s přesností na 11 metrů z výšky 4500 metrů. Toho bylo dosaženo zejména díky excelentní viditelnosti, kterou měl bombometčík při shazování vodorovně naložených bomb, oproti standardní praxi, kdy byl pumový náklad uložen svisle. Tyto výkony zaujaly italské letectvo natolik, že vzápětí podalo objednávku na první sérii.

Poté, co první letouny dorazily koncem léta 1936 ke svým jednotkám, piloti a pozemní personál začali rychle vyjadřovat své obavy o nedostatcích letadla. Hlavní výtkou byla nespolehlivost a obtížnost údržby hvězdicových motorů Fiat A. 80 R.C. 41. Navzdory tomu prošlo letadlo křtem ve španělské občanské válce, kde ale díky své rychlosti, odolnosti a obranné výzbroji podalo dobré výkony. Tyto výsledky zaujaly ostatní národy, zejména Japonsko, které tehdy hledalo náhradu za zastaralý bombardér Micubiši Typ 93.

Japonsko, ohromeno schopnostmi letounu objednalo 82 letadel pro své vlastní letectvo a přeznačilo Br.20 na “I-Šiki Model 100” (Spojenci přezdívané jako “Ruth”). Ale po prvním nasazení na asijském bojišti v létě 1938 si japonské osádky BR.20 stěžovali na nedostatky letadla, zejména na nespolehlivost motorů a špatnou výzbroj. To vedlo k poměrně rychlému stažení letadel z fronty. Poslední bojový vzlet u japonského letectva proběhl v roce 1939 a posléze byly letouny odkázány do výcvikové role a koncem roku 1941 staženy ze služby nadobro.

Narozdíl od Japonců používali Italové BR.20 v mnohem větším množství během celé války. V průběhu konfliktu byl BR.20 hlavním italským bombardérem a bojoval nad Francií, Maltou a v severní Africe.

Celkově bylo v letech 1936 až 1943 vyrobeno přes 500 letadel BR.20 napříč několika verzemi, včetně exportní verze do Japonska.