9000계 갱신차량과 12000계처럼 '소테츠 디자인 브랜드업 프로젝트'의 일환으로 개발 컨셉트를 '안전x안심x엘레강트'로 내걸었으며, 디자인 설계도 주식회사 'PRODUCT DESIGN CENTER'에서 9000계 갱신차량 및 12000계와 동일하게 설계되었다. 스테인리스제에 sustina를 기반으로 제작된 12000계와 달리 20000계는 알루미늄제에 A-train 기반이다.
2016년 9000계 갱신차량에 이어서 2017년에 굿디자인 어워드를 수상하였다. 이듬해에는 12000계도 수상하여 사가미 철도의 차량으로서 3연속 수상을 달성하였다.