Gegen Ende der Sechziger ließ die Bundesbahn den ersten S-Bahn-Triebzug für Wechselstromnetze entwickeln, der zunächst als ET 20 fahren sollte mit Mittelwagen, die als ET 21 bezeichnet wurden. Die ersten Einsätze sollten zu den olympischen Sommerspielen 1972 in München erfolgen. Die ersten Züge erhielten bei ihrer Indienststellung gleich die Baureihennummern 420 und 421.
Jeder Zug bestand aus drei Wagen, die untereinander keine Übergänge hatten. Im mittleren Wagen befand sich ein Abteil der ersten Klasse, das mangels Bedarf später entweder halbiert oder ganz gegen die zweite Klasse ersetzt wurde. Über Scharfenbergkupplungen konnten die Garnituren mit wenig Aufwand zu längeren Zügen gekuppelt werden. Von Anfang an bestanden die Mittelwagen aus Aluminium, später wurden auch die Endwagen aus Aluminium statt aus Stahl gefertigt. Alle Achsen der drei Wagen wurden über Tatzlagermotoren angetrieben und die Steuerung erfolgte mit Thyristoren. Die Bremsung erfolgte normalerweise elektrisch und die Druckluftbremse diente nur zur Ergänzung.
Die Fertigung der insgesamt 480 Garnituren erfolgte bei mehreren Herstellern und zog sich über einen Zeitraum von 28 Jahren hin. Zum Einsatz kamen diese Züge quasi bei allen westdeutschen S-Bahnen, die mit dem üblichen Wechselstromsystem per Oberleitung elektrifiziert sind und kein eigenes Gleichstromsystem per Stromschiene haben. Dies waren neben München auch die S-Bahnen Rhein-Ruhr, Rhein-Main, Frankfurt und Stuttgart.
Als Kritikpunkte der Züge wurde immer wieder angeführt, dass es keine Übergänge zwischen den Wagen gab, die einzelnen Garnituren immer dreiteilig eingesetzt werden mussten und es für längere Abschnitte keine WCs gab. Deswegen wurden auch einige Züge der S-Bahn Rhein-Ruhr bereits 1980 an München abgegeben.
Ersetzt wurden die Züge der Baureihe 420 teils durch lokbespannte Züge, aber überwiegend durch die Triebzüge der Baureihen 422, 423 und 430. Zum Teil wurden bereits ausgemusterte Züge an andere Regionen abgegeben, wenn es dort gerade zusätzlichen Bedarf gab. Einige Züge kamen ab 2002 im Großraum Stockholm als SL X420 zum Einsatz und wurden 2005 verschrottet. Noch 2006 wurden zwei Züge als „ET 420 Plus” innen und außen aufgewertet, es erfolgte jedoch kein Umbau weiterer Züge. Obwohl heute noch einige im Einsatz stehen, wurden bereits 400 der 480 Garnituren verschrottet.