Чтобы обеспечить высокий темп стрельбы, при отказе от сложного и нетехнологичного барабанного механизма ШВАКа, Березин ввел в конструкцию затвора узел извлекателя патрона, кинематически связанный с ползуном затвора. Неоценимую помощь в разработке пушки М.Е. Березину оказал другой известный советский оружейник В.И Силин, автор ряда интересных образцов вооружения. Во избежание распатронивания боеприпаса, то есть выпадения снаряда из гильзы, что было характерно при высоком темпе стрельбы, Силин предложил зацепы, извлекающие патрон из звена ленты, перенести на затворную раму, что исключило получение неустранимых задержек при стрельбе. Кроме того, изменению подверглась конструкция клинового затвора - в пушке запирание затвора при выстреле производилось вертикальным клином, расположенным вдоль оси пушки, а не боковым, как у пулемёта УБ. В результате доводка, а по сути, заново спроектированной пушки, затянулось до конца 1943 года, когда первые образцы орудия под ШВАК-овский патрон были предъявлены на испытания. Первоначально были разработаны моторная и синхронные версии пушки, внешне весьма похожие на аналогичный пулемет УБ. А вот турельная версия Б-20 имела более серьезные внешние отличия. Опыт эксплуатации турельных УБ, ШКАС и ШВАК, имевших газоотводную трубку поверх ствола, выявил неудобство такой конструкции ввиду того, что линия прицеливания оказывалась слишком высоко. В этой связи на турельной версии пушки М.Е. Березин изменил конфигурацию газоотводной схемы, разместив газоотводную трубку с газовым поршнем и регулятором с левой стороны ствола, что позволило сделать турельную установку более компактной. Кроме того, одновременно под установку турельных пушек Б-20 были разработаны турели с силовым электроприводом ВУ-9, которые предполагались к использованию на новом поколении советских бомбардировщиков и штурмовиков. Турельная версия пушки с электроприводом имела обозначение Б-20Т-Э. первые серийные Б-20 были далеки от идеала. Преждевременный выход из строя был в порядке вещей. Стандартного отстрела в 5000 выстрелов они не выдерживали. Средний ресурс пушки Б-20 составлял 3200 выстрелов. В результате большая часть выпущенных Б-20 отправлялась на склады, на боевые самолеты в последний год войны пушки Б-20 почти не попадали. Так, не смотря на то, что истребитель Ла-7 изначально был спроектирован под три 20-мм пушки Б-20, львиная доля их воевала с парой старых ШВАКов. Из без малого 6 тыс. выпущенных Ла-7, лишь 368 из них несли проектное вооружение из трех Б-20. Устанавливались синхронные Б-20 на поздних сериях истребителей Як-3 и Як-9У, на ряде экспериментальных машин. Турельная Б-20Т-Э испытывалась на штурмовиках Ил-8 и Ил-10, но, в итоге, в связи с недоведенностью, на серийных Ил-10 от нее отказались в пользу проверенного УБТ. Лишь в качестве оборонительного вооружения турельная Б-20 некоторое время использовалась на оборонительных установках штурмовиков Ил-10М и послевоенных сериях бомбардировщиков Ту-2. Какое-то время пушечные дистанционно-управляемые установки тяжелого Ту-4 также вооружались пушками Б-20, но и там их вскоре заменили на более мощные НС-23.