대전~벌곡을 연결하던 노선으로는 202번[3], 230번[4]이 있었다. 그러나 2002년 11월에 시외곽 장거리노선들이 순환버스로 단축되면서 당시 230번 노선 중 '흑석동 - 벌곡' 구간은 21번으로 분리되었다.

2003년 10월 개편 때 '흑석동 - 벌곡' 노선이 '서부터미널 - 도마네거리 - 가수원네거리 - 흑석동 - 벌곡'으로 연장되었다.

2012년 7월 6일에 '사정2리 - 사정1리 - 대덕리' 구간이 연장되었다. 대전광역시 공지사항

2017년 7월 28일에 운수업체가 금남교통으로 변경되었고, 22번이 기성동 주변만을 운행하는 노선으로 변경되면서, 대신 가수원도서관을 경유하게 되었다. 대전광역시 공지사항

2019년 8월 30일에 대덕리에서 대둔산 수락계곡까지 연장되었다. 대전광역시 공지사항 # 이로 인해 1일 18회에서 16.5회로 감회되어 첫/막차도 조정되었으며, 종점발 첫차는 대덕리에서 중간출발하게 되었다.

2020년 8월 5일에 운수업체가 금남교통에서 경익운수로 운행회사가 변경되었다.

논산시 벌곡면 일대까지 운행하는 노선으로, 논산 벌곡면과 대전 기성동에서 대전시내로 오는 사람들을 위한 노선이다.

가수원네거리, 대청병원을 경유하며, 기점과 가까운 도마시장이 있어서 노인 승객이 많은 편이다. 또한 변경되면서 과거 22번이 운행하던 가수원도서관 방향의 승객도 추가하게 되었다. 문제는 이 가수원도서관길이 꽤 각도높은 오르막길인 것도 모자라 그야말로 대전 지역 불법주차 실태의 끝판왕급이라... 가뜩이나 긴 배차간격에 편도 2차로를 가득 불법주차차량들이 메워 거의 1차선수준으로 좁아터진 이 지점에서 잡아먹는 운행시간때문에 이전보다 편의성이 많이 떨어져서 200번[6]에 흑석리 방면 승객수요를 꽤 뺏긴 상황이다.

대전시내버스 20번대 외곽버스 중 유일하게 시 경계인 조동리를 지나서 신양리부터 시계외요금이 적용되어 km당 요금이 추가된다. 전 구간(종점) 이용시 성인기준 현금 1,950원, 카드 1,800원이 부과된다. 논산 시내에서 승차시 논산시 요금이 적용된다.[8]

20번대 노선 개편 후 22, 23, 24, 26번이 서구 괴곡동 대전추모공원이 아닌 직진해 큰길로 가게 되면서, 25번과 함께 추모공원에 진입하는 둘뿐인 노선이 되었다. 명절연휴기간 동안 추모공원 참배객+인근 개인묘지 참배객의 도로변 주차 등으로 좁은 길이 꽉 막히는 문제를 해소하기 위해 2017년부터 추석, 설 연휴기간에만 예비 차량에 20번 번호를 붙여서 서남부터미널에서 추모공원까지 운행했는데, 노선재편으로 20번이 정식 노선이 되고 연휴기간 대전추모공원 운송은 21, 25번이 맡게 되었다.

종점인 수락계곡에는 논산시내로 가는 논산 304번도 들어온다. 종점 근처인 도산리에서는 진산, 금산, 마전 방면 시내버스로 연계가 가능하다.

그린시티 3대[10]로 운행한다.

일반 철도역: 가수원역, 흑석리역(이하 여객업무 미실시)