Размерность ракеты определялась использованием оговоренной БЧ -ядерным зарядом, масса которого с необходимыми системами составляла примерно 4000 кг. Тяжелая и крупногабаритная БЧ с полутораметровым поперечным размером существенно усложняла задачу, но выбора тогда практически не было - при требуемой мощности заряда удовлетворял лишь недавно созданный КБ-11 Минсредма-ша. Можно сказать, что создание первого сверхмощного термоядерного заряда фактически и стало основанием форсированных работ по средствам его доставки - баллистическим, авиационным и наземным крылатым ракетам.
Для заброски тяжелого боеприпаса служила первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7 - гигант массой в 275 т. Не менее колоссальными выглядели и опытные крылатые ракеты - лавочкинская «Буря» в 130 т и мясищевский 200-тонный «Буран». Под стать им в своем классе была и Х-20, чья проектная масса уже в первом приближении переваливала за десять тонн, в несколько раз превосходя современные ей изделия.
Поступая с разумным консерватизмом («лучшее - враг хорошего!») и опираясь на опыт «Кометы», инженеры ОКБ-155 избрали надежный ТРД. Использование турбореактивной силовой установки упрощало вопросы энергоснабжения ракеты - коробка приводов ТРД обеспечивала работу электрогенератора и насосов гидросистемы. С учетом требований по скорости и прикидкам массо-габаритных характеристик ракеты, требовалась тяга порядка 10-11т. Подходящим и единственным по тяге и размерности двигателем был АЛ-7Ф - новейший ТРД, только что прошедший отработку на истребителе И-7У. Впрочем, и эта силовая установка весила под 1700 кг, а полет на сверхзвуке требовал использования форсажного режима с соответствующим расходом топлива, запас которого для достижения расчетной дальности должен был составить около 4000 кг.
При разработке Х-20 использовался опыт проектирования и постройки микояновцами сверхзвуковых истребителей (подобно тому, как в конструкции «Кометы» нашли отражение многие решения МиГ-15). Самолет-снаряд строился по самолетной схеме с лобовым воздухозаборником, конструктивно заимствуя многие черты того же И-7У, не вышедшего из опытной стадии, и в ходе проектирования на столах конструкторов постоянно находились чертежные "синьки" с узлами И-7 и МиГ-19. Вероятно, сходство и послужило поводом для имеющей хождение версии о переделке опытного перехватчика И-7У в первый прототип Х-20; на деле И-7У продолжал испытываться до февраля 1958 года, когда уже были собраны первые образцы самолетов-снарядов.
