Dzięki subwencji w wysokości 75 000 złotych pochodzącej z Ligi Obrony Powietrznej i Przeciwgazowej w 1928 roku rozpoczęła się budowa prototypu samolotu zgodnie z dokumentacją opracowaną przez inż. Ciołkosza wspólnie z inż. Antonim Uszackim. Płatowiec, nazwany PWS-20T (litera „T” oznaczała „transportowy”) oblatany został 12 marca 1929 roku na lotnisku w Białej Podlaskiej przez pilota fabrycznego Franciszka Rutkowskiego, w pierwszym locie zamiast kół zamontowane były narty. 16 marca dokonano pierwszego startu na podwoziu kołowym, podczas którego w pełni obciążony samolot uzyskał pułap 3850 metrów.

thumb|left|PWS-20 (z lewej) i Lublin R.IX (z prawej) na Międzynarodowej Wystawie Komunikacji i Turystyki w Poznaniu. Po pomyślnym zakończeniu prób fabrycznych samolot został zakupiony przez Ministerstwo Komunikacji, a 9 kwietnia 1929 roku nadano mu imię „Gniezno”. W czerwcu tego roku samolot przeszedł próby statyczne, po czym został zaprezentowany publiczności na Powszechnej Wystawie Krajowej w Poznaniu. Jesienią PWS-20 testowany był zarówno w IBTL, jak też w PLL LOT. Po przeprowadzeniu prób użytkowych LOT zwrócił samolot do wytwórni w celu dokonania modyfikacji: poszerzenia podwozia, poprawy chłodzenia silnika i rozmieszczenia rur wydechowych oraz przebudowy kabiny pasażerskiej.