手摇的Mk18 Mod 0榴弹发射器虽然结构简单、重量轻和性能可靠，但手摇射击不但费力气，而且也不容易长时间保持较高射速的，射击动作也会影响瞄准状态。为了改进Mk18的使用效果，位于肯塔基州路易斯维尔的海军军械研制所设计了Mk20 Mod 0自动榴弹发射器。原型在1967年开始研制，在1968年便开始试用。海军军械研制所在1971年内生产了1080具Mk20，不过当年就结束生产，取而代之的是Mk19 Mod 0。

Mk20使用较为特殊的操作方法——气体前冲式（blow-forward）和后坐式操作原理。虽然这种操作原理使武器后坐力很低，但却也导致结构复杂。

Mk20使用与Mk18相同的弹药，也是40×46mm SR高低压榴弹。但弹链不是Mk18的不可散弹带，而是与Mk19相同的钢制可散链节。装填时，弹链从左侧进入机匣。待击时枪管向前伸出，而供弹棘爪把弹链上的第一发弹带进发射位置。当射手压下两个D形握把中间的发射按钮后，枪管向后退，把榴弹装进弹膛并发射。然后枪管再向前，发射完的空弹壳被拉出，同时拉进下一发弹进入发射位置。该武器可以选择单发或全自动射击，理论射速约为每分钟250至275发。

Mk20的设计是专门为安装在射架上使用的，不过由于它的后坐力低，实际上可以手持打出短点射。设计者甚至考虑研制一种使用枪托和两脚架的轻型型号，但从来没有这样做过。

Mk20的尺寸和重量与Mk18大致相同，所以与Mk19相比比较轻巧。但由于Mk20 Mod 0发射的低速榴弹射程太近，而且结构复杂，所以很快就被Mk19 Mod 3自动榴弹发射器彻底淘汰。

LCPL（Landing Craft Personnel, Large）内河攻击艇上安装的Mk20