V minulosti byla na této silnici v Plzeňském kraji uskutečněna celá řada přeložek a úprav trasy. Silnice byla stavěna především v dvoupruhové kategorii S 11,5/80.
První stavbou realizovanou na území Plzeňského kraje byla 6,6 km dlouhá přeložka mezi obcemi Bezvěrov a Trhomné, dokončená v srpnu 1982. Tato stavba řešila především homogenizaci stávající silnice I/20 na normovaný stav. Jednalo se o směrovou, výškovou a šířkovou úpravu původní silnice I/38.
Na úpravu trasy navazuje obchvat Štipoklas délky 3,7 km, který byl dokončen v srpnu 1984, který propojil již přestavěné úseky silnice I/20.
Velmi důležitou stavbou byl obchvat obce Číhaná, který nejenže odvedl tranzitní dopravu z obce, a tím zklidnil dopravu v obci, ale i odstranil velké dopravní závady. Dvoupruhový obchvat délky 3,2 km byl dokončen v říjnu 1979.
První důležitou stavbou zprovozněnou na úseku hr. kraje – Plzeň byl v roce 1974 obchvat Chotíkova délky 4,2 km, který odvedl tranzitní dopravu z obce a odstranil celou řadu dopravních závad. Součástí stavby byla mimoúrovňová křižovatka.
Na území města Plzně probíhá přestavba silnice I/20 do nové polohy vedoucí východně od centra. Přeložka je navržena jako čtyřpruhovou kapacitní komunikace s úrovňovými křižovatkami. Byly dokončeny následující stavby, a to ulice Studentská, na kterou navazuje stavba „I/20 v Plzni, Plaská – Na Roudné – Chrástecká, 2. etapa Plaská – Na Roudné“, délky 1,4 km, která byla zprovozněna 3. září 2021. V dalším úseku Na Roudné – Jasmínová jsou navrženy 2 stavby, kterou jsou v současné době v různím stupni přípravy.