La AV-20 es el resultado del desdoblamiento de la N-110. Las letras AV significan que es una autovía perteneciente a la ciudad de Ávila, y el 20 es el número que se le ha asignado según el orden de circunvalaciones de la ciudad. En este caso, es la segunda circunvalación.

Tras la construcción de la variante de Ávila en la N-110 y la AP-51 Conexión Ávila, el Ministerio de Fomento llevó a cabo el desdoblamiento de esta N-110, en su tramo Circunvalación de Ávila, y así enlazar mediante autovía las carreteras AP-51, N-403 y A-50. En el año 2006, se hizo realidad esta autovía.

El 18 de diciembre de 2008^[3]​ se ha aprobado la ampliación de la autovía A-51 desdoblando la actual AV-20 desde Ávila, hasta la intersección con la N-502. Esta ampliación son de 4 kilómetros, pasado Ávila, sentido Barco de Ávila. Con la crisis del año 2010, se caducaron este proyecto y tiene que actualizar el nuevo proyecto.

En el futuro se proyecta construir un tramo de la autovía A-51 comprendido entre Santo Tomé del Puerto (Enlace A-1) y Segovia. Había pasado el estudio informativo, pero no hay avance de este proyecto. Más tarde se prolongaría, por un lado, hasta San Esteban de Gormaz, y por el otro, hasta Plasencia.

El 30 de octubre de 2023,^[4]​ ha licitado la redacción del proyecto de la autovía A-51, un tramo de 4 kilómetros desde la final de la circunvalación AV-20 hasta la bifurcación de las dos carreteras nacionales N-502 y N-110. Éste proyecto es la nueva actualización del proyecto anterior ya caducado. El 3 de julio de 2024, ha sido adjudicado el proyecto.^[5]​ Y finalmente ha sido formalizado el contrato de la redacción de proyecto, el 21 de agosto de 2024,^[6]​ con una duración de 36 meses.

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