20系は、大阪市交通局時代の1984年(昭和59年)~1989年(昭和64年/平成元年)に製造された車両です。
先に登場した10系と同じく、車体長18メートル、4ドア、2段式窓を採用しています。
10系と同じく額縁デザインとなっており、基本的なデザインは同一ですが、細部が異なっています。
20系は四角いデザインが特徴です。前照灯・尾灯は上部左右に配置されていますが、四角形となり一体となったスペースに埋め込まれています。前面窓は運転台窓上部の行先表示器の部分までとなって最低限にとどまり、周囲がブラックで塗装されブラックフェイスに見えるようにデザインされています。
2006年3月の近鉄けいはんな線生駒~学研奈良登美ヶ丘間の開業に合わせ、最高速度と加速度の向上が図られることになりました。主要機器の更新時期であったため、谷町線の30番台も中央線に集められ、20系全編成に対して、ワンマン運転への対応も含めた改造工事が施工されました。
第1編成が、2014年8月25日付で廃車となりました。7月よりさよならヘッドマークを掲出していました。