Die Boeing B720 wurde 1957 als Mittelstreckenvariante der Boeing B707 angekündigt. Der Rumpfdurchmesser, die Innenausstattung der Kabine und des Cockpits sowie zahlreiche Systeme blieben im Vergleich zur B707 unverändert.

Im Laufe der Entwicklung wurden gegenüber der großen Schwester B707 aber so viele Änderungen eingebaut, daß sich Boeing gegen die geplante B707-020 Versionsnummer und für die gänzlich neue Bezeichnung B720 entschied.

Im Vergleich zur B707-100 ist die B720 bei gleichbleibender Spannweite um 2,36 m kürzer. Jedoch besitzt die B720 vollkommen neugestaltete Tragflächen, die nun eine leicht verstärkte Pfeilung aufweisen. Um bessere Start- und Landeeigenschaften zu erreichen wurde die gesamte Flügelvorderseite mit durchgenenden "Nasenklappen" versehen. Die B720 war die erste Boeing, bei der diese aerodynamischen Verbesserungen eingebaut wurden.

Das Gesamtgewicht der B720 wurde durch die im Vergleich zur B707 kleineren Treibstofftanks verringert. Angetrieben wird die B720 von vier Pratt & Whitney JT3C-Strahlturbinen. Es konnten bis zu 165 Passagiere über eine Distanz von 6.300 km transportiert werden.
Die erste Boeing 720 flog Ende November 1959 und erhielt die Typenzulassung der FAA im Juni 1960. Kurz darauf stellte United ihre ersten Maschinen in Dienst.

Die mit den stärkeren PW JT3D Mantelstromtriebwerken ausgerüstete Boeing 720B erschien 1960. Der Erstflug dieser in erster Linie in der Reichweite verbesserten Variante war im Oktober 1960. Nach der FAA-Zulassung erfolgte im März 1961 die erste Auslieferung an American Airlines.