中国人民解放军空军第二十（轰炸）师，于1951年9月15日在安徽省蚌埠市正式组建。代号为中国人民解放军三二○部队。其前身为原华东军区教导总队机关和警卫部队及苏南军区等单位组成。下辖58团、60团两个轰炸团和空军二十基地场站。
 
    1953年2月8日，由58团一、二大队和60团一大队合编为战备训练团移驻南京大校场基地。5月16日，60团转到河南开封基地进行训练。8月30日师奉命调离蚌埠、开封，进驻并接收南京大校场基地。同年将58团与空十师28团对调，28团编为58团归空二十师建制。10月1日部队代号改为中国人民解放军七四二○部队。

    1954年7月18日，60团进驻广州白云基地。7月27日师部率58团由南京转场到杭州。8月15日，60团由广州白云基地转场到杭州共同进行战备训练。

    1955年7月25日，师部和两个团又转到南京大校场基地。

    1956年3月27日，师部及所属58团、60团由南京大校场基地进驻齐齐哈尔三家子机场。
 
    1958年7月2日，奉沈空首长指示，58团于8月5日进驻公主岭机场，60团进驻郑家屯大土山机场，师部驻公主岭。公主岭场站由三源浦场站部分人员组成，郑家屯场站亦归师建制。

    1960年1月4日，部队代号改为中国人民解放军二九五九部队。

    1961年11月3日，实行基地化，组建公主岭基地仍归师建制。

    1962年7月1日，部队代号改为中国人民解放军七四二○部队。
 
    1964年10月5日进行体制改革，撤销团的建制，改编为飞行大队。原58团、60团依次改为58、59、60飞行大队。这次体制改革中抽调58团、60团各一部分组建了59飞行大队，原基地工程部队改为机务大队，按团编制，隶属基地。

    1968年9月，师、基地两套机关合并办公，机务大队归师领导。

    1969年11月整编试点时，机务大队分编为三个大队，归各飞行大队领导，至此机务大队即告撤销。
 
    1970年5月5日改进航空兵体制，58、59、60大队改为中国人民解放军58团、59团、60团。在这次体制改革中，撤销了公主岭基地，组建了公主岭场站。场站领导班子和司政两个机关由师和原基地的部分人员组成。

    1970年7月5日起改中国人民解放军空军第20师为中国人民解放军空军航空兵第20师，飞行团亦冠以“航空兵”字样。

    1971年2月20日，奉空军司令部指示，59团于3月份调离20师，组建48师。

    1971年7月19日，根据空军司令部政治部的指示精神，抽调58团、60团和师直各一部分人员正式组建59团。

    1975年4月2日，根据空军组建明城场站的命令，在明城场站筹建处的基础上，抽调师机关、公主岭、郑家屯两个场站的部分人员正式组建了明城场站，隶属20师领导。

    1975年8月1日，部队代号改为中国人民解放军三九九二○部队。

    空军航空兵第二十师历任师长、政委：

    第一任师长：林毅，1951年9月15日
          政委：叶扬，1951年9月15日
    第二任师长：马宁，1954年7月28日
          政委：陈励耘，1954年12月13日
    第三任师长：陈海林，1959年5月23日
          政委：许乐夫，1960年1月25日
    第四任师长：姜玉田，1965年4月
          政委：刘钊， 1968年9月
    第五任师长：宁福奎，1970年11月30日
          政委：董澄之，1976年2月28日
    第六任师长：迟春华
          政委：赵丙耀
    第七任师长：张玉恒，1983年5月
          政委：孙俊哲，1983年5月
    第八任师长：万学红，1990年1月
          政委：董颜山
    第九任政委：汤福昌

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