152-миллиметровую пушку-гаубицу Д-20 спроектировали в екатеринбургском ОКБ-9 под руководством Петрова. Серийное производство начали в 55-м г. на заводе № 221 в Волгограде (ныне ФГУП "Баррикады").

Гаубица Д-20 имеет ствол, длинна которого составляет около 26 калибров, состоящий из трубы-моноблока, казённика, муфты и двухкамерного дульного тормоза. Затвор клиновой, вертикальный с механический полуавтоматикой. Поворотным и подъёмным механизмом обеспечивают углы вертикального обстрела -5;+45 градусов, угол горизонтального обстрела – 58 градусов.

Для стрельбы из Д-20 используют те же выстрелы, что и для 152-миллиметровой гаубицы Д-1. Возможно ведение огня тактическим ядерными боеприпасами и управляемыми снарядами "Краснополь".

ОАО "Мотовилихинские заводы" в 2003 году освоило и осуществляет до настоящего времени капитальный ремонт гаубицы Д-20, а также производство ее деталей и командных узлов. В процессе капремонта конструкторы ОАО "Мотовилихинские заводы" произвели и защитили огневыми испытаниями модернизацию Д-20, которая повышает эксплуатационные характеристики домкратов и надежность работы механизмов систем затворной группы.

152-миллиметровая пушка-гаубица Д-20 является еще одним примером старой советской традиции объединять компоненты имеющихся арт. систем, получая новые. В этом случае новый 152-миллиметровый ствол устанавливался на лафет полевой 122-миллиметровой пушки Д-74. Данная 152-миллиметровая гаубица была разработана после окончания ВОВ (1941–1945 гг.), но промышленное производство пушки-гаубицы началось лишь в начале 1950-х гг., и впервые орудие показали в 55-м г.

Основа Д-20 аналогична ранней модели 152-миллиметровой гаубицы Д-1, однако у нее другое расположение противооткатных амортизаторов, а вес лафета Д-74 таков, что для перемещения пушки-гаубицы на передке станин требуются дополнительные колесики. Форма щита также другая.

Однако основное отличие Д-20 от Д-1 заключается в выборе боеприпасов. При стрельбе из Д-20 может использоваться большинство типов боеприпасов гаубицы Д-1, однако у нее имеется собственное семейство боеприпасов. Пушка Д-20 стала первой советской артсистемой, способной стрелять тактическими ядерными боеприпасами. Кроме этого имелся большой выбор боеприпасов с химическим зарядом, которые сегодня сняты с вооружения. Усовершенствованная система метательных зарядов изменяемой мощности дала возможность увеличить максимальную дальность до 17410 метров, а использование активно-реактивного снаряда позволяет уничтожать цели на дальности до 24 тыс. метров. К последним нововведениям относится использование противотанкового снаряда массой 50 килограмм с наведением по лазерному лучу «Краснополь».

Бронепробиваемость бронебойно-трассирующего тупоголового снаряда БР-540Б (специальный заряд, начальная скорость 600 метров в секунду, взрыватель ДБР, дальность прямого выстрела при высоте цели 2,7 метров – 860 метров).
Толщина пробиваемой брони при угле встречи 90 градусов на дальности 500 метров – 130 мм, 1000 м – 120 мм, 1500 м – 115 мм, 2000 м – 105 мм.
Толщина пробиваемой брони при угле встречи 30 градусов на дальности 500 метров – 105 мм, 1000 м – 100 мм, 1500 м – 95 мм, 2000 м – 85 мм.

155 миллиметровый ствол, который установлен на самоходной гаубице 2С5 – модифицированный ствол Д-20. Бывшая Югославия экспортировала модификацию Д-20 имеющую ствол длиной 39 калибров, которая была принята на вооружение армией Югославии – состояние дел на сегодняшний день неизвестно. На вооружении румынской армии стоит буксируемая гаубица, разработанная в Румынии и известная как Модель М1985. В ее конструкции просматриваются некоторые черты пушки-гаубицы Д-20. Китайская модификация выпускалась под обозначением 152-миллиметровая Тип 66.

Тактико-технические данные 152-миллиметровой пушки-гаубицы Д-20:
Первый опытный образец - конец 1940-х годов;
Серийное производство начато в 54-м или 55-м году;
Состоит на вооружении: Алжир, Афганистан, Венгрия, Египет, Индия, Китай, Никарагуа, Страны СНГ, Эфиопия и др.;
Боевой расчет – 10 чел.;
Полная боевая масса – 5650 кг;
Длина ствола – 8690 мм;
Общая длина в походном положении – 75580 мм;
Ширина в походном положении – 2320 мм;
Максимальная дальность огня 17410 м;
Максимальная дальность огня АРС – 24 тыс. м;
Начальная скорость снаряда – 655 м/с;
Масса снаряда ОФС – 43,51 кг;
Максимальный угол возвышения/ склонения +63/-5 градусов;
Угол горизонтального наведения – 58 градусов.

Тактико-технические характеристики 152-миллиметровой пушки-гаубицы Д-20:
Баллистические данные:
Начальная скорость осколочно-фугасного снаряда:
- полный заряд – 655 м/с;
- уменьшенный заряд – 511 м/с;
Начальная скорость бронебойно-трассирующсго снаряда – 600 м/с;
Начальная скорость кумулятивного снаряда – 680 м/с;
Наибольшая дальность огня – 17410 м;
Максимальное давление пороховых газов – 2350 кгс/смЗ;
Масса осколочно-фугасного снаряда – 43,56 кг;
Масса бронебойно-трассирующего снаряда – 48,96 кг;
Масса бронебойно-трассирующего остроголового снаряда – 48,78 кг;
Масса кумулятивного снаряда – 27,439 кг.

Конструктивные данные 152-миллиметровой пушки-гаубицы Д-20:
Калибр – 152 миллиметра;
Длина ствола включая дульный тормоз – 5195 миллиметров;
Длина нарезной части – 3467 миллиметров;
Число нарезов - 48;
Ширина нарезов – 6,97 миллиметров;
Крутизна нарезов – 25 клб.;
Глубина нарезов – 3 миллиметра;
Ширина поля – 3 миллиметра;
Длина зарядной каморы от начала нарезов до казенного среза трубы – 772,9 миллиметра;
Наибольший угол склонения - —5°;
Наибольший угол возвышения - 45°;
Горизонтальный обстрел - 58°;
Количество стеола в накатнике - 13,4 литров;
Количество стеола в тормозе отката - 14,7 литров;
Начальное давление в накатнике – 6З кгс/см2;
Предельная длина отката - 950 миллиметров;
Нормальная длина отката - 910 +20/-120 миллиметров;
Давление в уравновешивающем механизме (угол возвышения 45°) – 62 кгс/см2;
Давление в пневмошинах – 5,6 кгс/см2.

Габаритные данные 152-миллиметровой пушки-гаубицы Д-20:
Параметры орудия в походном положении:
Длина – 8690 миллиметров;
Ширина – 2317 миллиметров;
Высота – 2520 миллиметров;
Параметры орудия в боевом положении при угле возвышения ствола 0°:
Высота – 1925 миллиметров;
Длина – 8100 миллиметров;
Высота линии огня - 1220 миллиметров;
Клиренс – 380 миллиметров;
Ширина колеи - 2000 миллиметров;
Диаметр колес - 1167 миллиметров;
Ширина шины колес – 337 миллиметров;
Расстояние от центра тяжести орудия до оси колес при закреплении по-походному – 182 мм;
Масса:
- орудия в походном положении – 5700 кг;
- орудия в боевом положении – 5650 кг;
- затвора – 96 кг;
- ствола с затвором – 2556 кг;
- откатных частей – 2720 кг;
- качающейся части - 3086 кг;
- люльки – 280 кг;
- тормоза отката без ствола – 85,4 кг;
- тормоза отката со стволом – 101,6 кг;
- накатника без ствола – 88,6 кг;
- накатника со стволом – 103,3 кг;
- верхнего станка - 208 кг;
- уравновешивающего механизма - 58 кг.

Эксплуатационные данные 152-миллиметровой пушки-гаубицы Д-20:
Время перевода между походным и боевым положениями и обратно – от 2 до 2,5 минут;
Прицельная скорострельность – около 6 выстрелов в минуту;
Скорость перевозки:
- по бездорожью – 15 км/ч;
- по булыжной дороге – 30 км/ч;
- по хорошим дорогам – 60 км/ч.