Esta modificación se realiza a partir de la última parada actual de la Avenida de Valladolid, junto al Puente de los Franceses. Desde esta parada utiliza las calles Obispo Trejo y Avenida de Séneca, para continuar por la Avenida de Juan de Herrera, Avenida de la Complutense, Avenida del Paraninfo y, nuevamente, la Avenida de la Complutense, desde donde recobra su itinerario actual en la Avenida de Miraflores.

La programación de la nueva línea N-20 mantiene los intervalos de paso programados de la actual, estableciendo la coordinación en Cibeles cada 35 minutos en días laborables y festivos, y en 20 minutos en viernes y sábados.

En los días laborables y en los festivos, la primera salida de la cabecera de Cibeles se establece a las 23,55 y la última a las 5,10 horas. En la cabecera periférica, la primera salida es a las 23,15 y la última a las 5,40 horas.

En viernes y sábados, la primera salida de la cabecera de Cibeles se establece a las 23,45 y la última a las 5,30 horas. En la cabecera periférica, la primera salida es a las 23,20 y la última a las 5,30 horas.

Asimismo, se cambia la denominación de esta línea, que pasa a llamarse Cibeles-Barrio de Peñagrande.