14 февраля 1972 года боевым расчётом 5 НИИП МО (ныне космодром "Байкнур") ракетой-носителем «Протон–К» с разгонным блоком Д запущена АМС «Луна-20» для мягкой посадки на Луну.
14.02.202114-25 февраля состоялся полет автоматической станции (АС) «Луна-20» по трассе Земля-Луна-Земля. На Землю доставлены образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном материковом районе Луны.
15 февраля 1972 года была осуществлена коррекция траектории полета станции. 18 февраля станция «Луна-20» выведена на орбиту вокруг Луны, а 21 февраля совершила мягкую посадку на поверхности Луны на участке, примыкающем к северо-восточной оконечности Моря Изобилия.После прилунения станции были переданы на Землю изображения лунной поверхности и произведён забор образцов лунного грунта. Взятые образцы с помощью манипулятора были помещены в контейнер космической ракеты и загерметизированы. 22 февраля с поверхности Луны в сторону Земли стартовала взлётная ступень станции «Луна-20». 25 февраля в 40 км северо-западнее города Джезказган совершила мягкую посадку возвращаемая ступень автоматической станции «Луна-20».
На Землю доставлена колонка лунного грунта массой 55 г., грунт принят в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН).
