第二十师团是日本为了驻守朝鲜而组建的师团，兵员主要来源于东京都及长野县。其师团部驻扎于朝鲜龙山（现韩国首尔龙山区）。

1937年，第二十师团参与了七七事变，7月撤回至汉城。1938年驻扎在运城市一带。1942年，第二十师团被派往太平洋的巴布亚新几内亚前线。1943年1月，在维瓦克岛登陆成功的第二十师团主力把主要精力放在机场建设和修筑菲尼斯蒂尔山脉沿海地带公路上。1943年4月，第二十师团前往麻丹修筑道路。1943年9月22日美澳联军在芬施哈芬地区登陆之后，二十师团不敌，于1943年底撤退到西奥地区。1944年1月2日，第二十师团退往麻丹地区。

1.历任师团长

1936年12月1日-1938年6月23日川岸文三郎中将

1938年6月23日-1939年9月7日牛岛实常中将

1939年9月7日-1941年4月10日七田一郎中将

1941年4月10日-1942年8月17日永津佐比重中将

2.历任师团参谋长

1936年8月1日-1938年8月10日杵村久蔵上校（被击毙,追晋少将军衔）

1938年8月10日-1941年3月1日内田银之助大佐（最终军衔-中将）

1941年3月1日-1943年8月2日中井太郎大佐（最终军衔-中将）

第二十师团下辖步兵第39和第40旅团、骑兵第28联队、野炮兵第26联队等

3.第39旅团历任旅团长

1937年3月7日高木义人少将（最终军衔-中将）

1938年3月1日关原六少将（最终军衔-中将）

1940年12月2日岩崎民男少将（最终军衔-中将）

步兵第七十七联队历任联队长

1936年8月1日鲤登行一大佐（最终军衔-中将）

1938年3月31日真野五郎大佐（最终军衔-中将）

1939年3月9日藤室良辅大佐（最终军衔-中将）

步兵第七十八联队历任联队长

1937年8月2日小林恒一大佐（最终军衔-中将）

1938年7月15日空谷忠一大佐

4.第40旅团历任旅团长

1936年3月23日山下奉文少将（最终军衔-大将）

1937年8月26日上月良夫少将（最终军衔-中将）

1938年7月15日高桥多贺二少将（最终军衔-中将）

步兵第七十九联队历任联队长

1937年8月2日森本伊市郎上校（最终军衔-少将）

1939年3月9日木越二郎大佐

步兵第八十联队历任联队长

1937年3月1日玲木谦二大佐

1939年3月9日岩切秀大佐（最终军衔-中将）

5.骑兵第二十八联队长

藤田茂大佐（最终军衔-中将）

6.野炮兵第二十六联队长

桥本博光中校（最终军衔-少将）

留守第二十师团历任师团长

1937年7月12日深泽友彦中将

1939年8月1日玲木春松中将

1937年第二十师团参与了卢沟桥事变。

1937年7月撤回至 汉城。

1938年驻扎在运城市一带。

1942年日军第二十师团被派往太平洋的巴布亚新几内亚前线。

1943年1月在维瓦克岛登陆成功的第二十师团主力把主要精力放在机场建设和修筑菲尼斯蒂尔山脉沿海地带公路上。1943年4月，第二十师团前往麻丹修筑道路。1943年9月22日美澳联军在芬施哈芬地区登陆之后，立即与在那里守备的第二十师团第80联队混战成一团，尽管自然条件恶劣但第二十师团主力还是拼命增援。然而终究不是美澳联军的对手，于1943年底撤退到西奥地区。

1944年1月2日，美澳联军在冈比地区登陆，此举意图切断第二十师团的退路。第二十师团无奈退往麻丹地区。在热带丛林中有很多士兵掉了队，但终于在1944年2月底到达麻丹地区。然而到了麻丹地区之后等待第二十师团却的是一纸新的命令：前往爱达培。此时的行军比在热带丛林中更艰苦，大片的沼泽地吞噬了不计其数的官兵，第二十师团师团长片桐茂中将也在维瓦克地区附近战死。自1944年4月下旬到5月上旬为止，第二十师团的各个部队陆续到达维瓦克地区。但是由于美澳联军下手比日军快了一步，率先在荷兰蒂亚地区和爱达培地区登陆，第二十师团变得进退不得。日军第18军司令官安达二十三中将为了使部队得到生存空间，下令与美澳联军决战。1944年7月开始，第二十师团在饥饿和疲劳的困扰下，展开了爱达培攻坚战。但是因为死伤惨重，战斗减员严重，于1944年8月3日终止了战斗。之后，第二十师团在饥饿、疟疾等流行病以及澳军的围攻下，实际上已经没有作战能力了。

1945年7月25日，日军第18军司令官安达中将下令“全员牺牲报国”，但之后不久日本就无条件投降了。在巴布亚新几内亚登陆时，第二十师团有25572名如狼似虎的官兵，而投降时只有785具连枪都举不动的瘦骨嶙峋的骷髅了。