1 1 марта 1954 года вышло Постановление Совмина СССР о создании авиационной системы ракетного оружия (слово «комплекс» тогда еще не было в ходу) К-20, которым туполевско-му ОКБ-156, назначенному ведущим исполнителем, предписывалось разработать самолет-носитель Ту-95К на базе бомбардировщика Ту-95МА (носителя ядерных боеприпасов). Этим же документом назначались организации-разработчики составляющих комплекса. В их качестве выступали предприятия, уже имевшие опыт совместной работы по противокорабельной «Комете». Систему наведения К-20 поручалось разработать КБ-1 Министерства среднего машиностроения под руководством В.М.Шабанова, самолет-снаряд Х-20 - ОКБ-155 А.И.Микояна, в котором главным конструктором выступал М.И. Гуревич, с 1948 года возглавлявший все работы по тематике «Б» (беспилотным летательным аппаратам).

Наименование системы «К-20» («Ко-мета-20») восходило к первым разработкам по крылатым снарядам, а индекс «20» относился к предполагавшемуся обозначению туполевского самолета Ту-20, под которым он должен был поступить на вооружение. Однако в ходе испытаний за машиной укрепился фирменный шифр ОКБ «Самолет 95», принятый и военными, а первоначальный индекс «20» сохранился только за ракетным комплексом.

Требованиями к системе оговаривалась возможность поражения крупных стратегических целей с дальностью порядка 600 км при полете носителя на высотах до 12-13 км. Скорость X-20 должна была быть сверхзвуковой, не менее 1700-2000 км/час, что опережало возможности существовавших истребителей.

Размерность ракеты определялась использованием оговоренной БЧ -ядерным зарядом, масса которого с необходимыми системами составляла примерно 4000 кг.