U-20 đã đảm nhiệm vai trò tàu huấn luyện tại các trường tàu ngầm Đức. Được huy động do tình trạng thiếu hụt tàu ngầm sau khi xung đột bùng nổ, nó thực hiện được tám chuyến tuần tra tại khu vực Bắc Hải và chung quanh quần đảo Anh.[2]

Vào ngày 1 tháng 5, 1940, U-20 được rút khỏi nhiệm vụ tác chiến để quay trở lại vai trò huấn luyện. Khi được điều động sang Chi hạm đội U-boat 30 vào ngày 1 tháng 5, 1942, chiếc tàu ngầm được tháo dỡ, vận chuyển dọc theo sông Danube đến cảng Galați của România. Tại đây nó được lắp ráp lại tại Xưởng tàu Galați và gửi đến Hắc Hải.[5] U-20 đi đến cảng Constanța của România, nơi đặt căn cứ cho đến hết quãng đời hoạt động, và thực hiện thêm tám chuyến tuần tra chiến tranh tại khu vực Hắc Hải.[2]

Ngay trong chuyến tuần tra đầu tiên trong môi trường mới, U-20 suýt gặp thảm họa. Vào ngày 26 tháng 6, 1943, tại Hắc Hải ngoài khơi Tuapse, nó tấn công một tàu săn ngầm Liên Xô bằng ngư lôi nhưng bị trượt, và đối phương phản công với tám quả mìn sâu được thả xuống, rồi chiếc tàu ngầm phải lặn trong hơn bốn giờ để né tránh máy bay tuần tra đối phương. Nó quay về căn cứ với nhiều hư hại cơ khí.[2]

Sau khi România chuyển sang gia nhập Khối Đồng Minh, U-20 bị mất căn cứ hoạt động, và không thể quay trở về Đức vì các eo biển Bosphorus và Dardanelles do Thổ Nhĩ Kỳ trung lập kiểm soát. Để tránh bị lọt vào tay lực lượng Liên Xô, nó cùng các tàu ngầm chị em U-19 và U-23 được lệnh tự đánh đắm tàu tại vùng biển Hắc Hải ngoài khơi Thổ Nhĩ Kỳ vào ngày 10 tháng 9, 1944.[6][7][8][2]

Tóm tắt chiến công

U-20 đã đánh chìm 12 tàu buôn tải trọng 30.058 GRT cùng một tàu chiến 9 tấn; cũng như gây hư hại cho ba tàu buôn 10.292 GRT: