Historia maszyny rozpoczęła się w 1934 roku, kiedy to Regia Aeronautica wystosowała wymagania odnośnie nowego bombowca. Niemal wszyscy włoscy producenci lotniczy wystawili swoje propozycje, a 3 z nich zyskały akceptację sił powietrznych. Wśród tych projektów był BR.20, zaprojektowany w pośpiechu przez konstruktorów Fiata. Prototyp powstał już rok później i był gotowy do testów w 1936 roku. Samolot zyskał uznanie pilotów testowych, gdyż zdradzał korzystne właściwości pilotażowe. Maszyna zaskoczyła ich także celnością zrzucanych bomb. Ładunki zwolnione z 4500 m wylądowały jedynie 11 metrów od wyznaczonego celu. Celność ta była skutkiem przenoszenia bomb w poziomie, a nie w pionie w luku bombowym, jak było to dotychczas przyjęte. Znaczenie miała także doskonała widoczność ze stanowiska bombardiera. Wyniki zachwyciły reprezentantów Regia Aeronautica, co przesądziło o szybkim zamówieniu pierwszych maszyn seryjnych.

Jednak kiedy pierwsze bombowce trafiły do swoich jednostek, jeszcze w lecie 1936 roku, piloci i mechanicy wnet zaczęli zgłaszać zastrzeżenia. Problemy były związane z zawodnymi i trudnymi do utrzymania w gotowości silnikami gwiazdowymi Fiat A. 80 R.C. 41. Pomimo tego maszyna przeszła chrzest ognia podczas hiszpańskiej wojny domowej, gdzie spisywała się nieźle dzięki wysokiej prędkości, wytrzymałości i uzbrojeniu defensywnemu. Te cechy przyciągnęły zainteresowanie innych krajów, w tym Japonii, w której poszukiwano zastępstwa dla przestarzałych bombowców Mitsubishi Typ 93.

Będąc pod wrażeniem osiągów maszyny, Japonia zamówiła 82 egzemplarze bombowców BR.20, przyjmując przy tym oznaczenie „I-Shiki Model 100” (a w kodzie Aliantów maszyna otrzymała kryptonim Ruth). Jednakże po pierwszych misjach bojowych na azjatyckim teatrze działań wojennych latem 1938 roku, załogi BR.20 zgłaszały kłopoty z maszyną, zwłaszcza związane z niepewnym działaniem silników oraz z niedostateczną siłą ognia. Włoskie bombowce wnet wycofano ze służby frontowej. Po ostatniej misji bojowej w 1939 roku, BR.20 oddelegowano do pełnienia roli treningowej, a potem całkowicie wycofano z japońskich sił powietrznych pod koniec 1941 roku.

W przeciwieństwie do Japończyków, Włosi wykorzystywali nie tylko znacznie więcej sztuk BR.20, ale i nie wycofali ich ze służby aż do końca globalnego konfliktu. BR.20 pozostał podstawowym włoskim bombowcem do samego końca i operował nad Francją, Maltą i Afryką Północną.

Ogółem w latach 1936-1943 wyprodukowano ponad 500 egzemplarzy BR.20 Cicogna w różnych odmianach, w tym japońskiej wersji eksportowej.