По сравнению со схемой бронирования Ил-10 толщина металлической брони на Ил-20 возросла в среднем на 49%, а прозрачной - на 59%. Общий вес металлической брони составлял 1840 кг, а прозрачной - 169 кг.
Самолет предполагалось оснастить современным пилотажным, навигационным и радиосвязным оборудованием, тепловой противообледенительной системой. Это расширяло возможности его использования в сложных метеоусловиях.
Наступательное вооружение штурмовика предусматривалось в двух вариантах. Первый вариант включал две крыльевые пушки калибра 23 мм для стрельбы вперед на пикировании или планировании и две 23-мм пушки, установленные под углом 22° к линии полета,- для обстрела наземных целей с бреющего полета. Емкость бомбодержателей позволяла подвесить до 1000 кг бомб. Однако нормальная бомбовая нагрузка ограничивалась 400 кг, а в перегрузку - 700 кг. Под крылом в перегрузку предусматривалась установка четырех реактивных орудий ОРО-132.
Второй вариант вооружения предполагал использование одной пушки калибра 45 мм, двух 23-мм пушек и шести ОРО-132. Бомбардировочное вооружение оставалось без изменений.
В представленных материалах эскизного проекта рассматривался и второй вариант оборонительного вооружения Ил-20. Вместо верхней оборонительной установки Ил-ВУ-11 предусматривалась кормовая пушечная установка Ил-КУ-8, расположенная в хвостовой части фюзеляжа самолета. Она обеспечивала защиту самолета в задней полусфере от атак истребителей со всех направлений. В Ил-КУ-8 стрелок находился в бронекапсуле: он был защищен бронестеклом толщиной 100 мм и изогнутой по контуру установки металлической броней толщиной 10 мм, с боков - бронестеклами толщиной 65 мм, сзади - 4-мм и с боков 6-мм бронелистами.
Для первого варианта вооружения и компоновки вес пустого самолета составлял 7535 кг, нормальный полетный вес достигал 9500 кг и в перегрузку 9820 кг, а для второго варианта - 7810, 9780 и 10100 кг, соответственно. Нагрузка на крыло равнялась 215 (222) кг/м². Посадочный вес - 8130 (8420) кг. Центровка самолета при выпущенном шасси с нормальным полетным весом находилась в пределах 21-21,2% САХ.
По расчетам с 4-лопастным винтом диаметром 4,2 м максимальная скорость полета самолета достигала 450 км/ч у земли и 509 км/ч - на высоте 3000 м. Время набора высоты 5000 м составляло 12,5 и 13,5 мин, разбег при взлете - 500 и 520 м, соответственно. Дальность полета с 400 кг бомб достигала 1180 км с нормальной нагрузкой и 1630 км в перегрузку.
