NE20 CD机采用了类似NE10的锅盖式设计，与NE10完全不同，全金属材质，哑光漆，非常乖巧，整体外观非常像一个陶瓷碗。与NE10相比，NE20适当地减小了机底突出的幅度，并且机盖和底盘的结合部位也设计成了圆弧，因此整体上还是非常和谐。
由于NE20的机身要比NE10圆滑，部分的设计也做了不小的改变。正面上方是SONY的标志，下方是WALKMAN标志和挥之不去的ATRAC MP3的标志，以及NE20的型号。日版机器的机身正面加贴了日文宣传贴纸，分别是“13.1MM世界最薄”、“一节外接电池驱动”和“DIGITAL AMP”（索尼的数字放大技术），在CD随身听上搭载数字放大技术，也可看出索尼对于这款NE20的重视程度。
背面的材质同正面相同，按键集合在了一起，为了压缩尺寸和防止磨损，六个按键设计得非常细小并且内凹，使得实际操作中可用性并不高，手稍微大一些的男性用户使用起来会非常费劲。按键群旁边的小孔可能乍一看很奇怪，其实这是为外接电池盒准备的，这个螺丝孔加上两条电源片实际上构成了一个三角形，使安装好的电池盒更加牢固。在机身背面的介绍标明这款NE20是马来西亚生产，今年索尼的CD随身听似乎没有遵循大陆生产的方向。
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