720路开通于2010年1月，是当年天河小公共大清退的背景下诞生的产物。开通初期隶属于一公司，在2023年被划入三公司天河路队。开通时还用上了从4路倒下来的奥运公主。初期的720路与358路、735路、736路等线路相比简直就是NPC一般的存在。发车少（20分钟以上一辆车，有时还出现60分钟的超大间隔）、客流少（高峰期还有农民工顶着客流能和其他7字头打平手，非高峰期一辆10.5m车全程至少有一半座位空着），但这条线的唯一优势就是效率高。比起在半个小时只能到和桥的735路、736路，720路半个小时能直接抵达北客站，这也是后来720路不断加车的原因。
2015年，720路加开了北客站-今日花园区间（后来演变为现在的318路）。随着西源大道一带村庄的建设与发展，720路也开始有大量的年轻人前来乘坐，间隔也降低到10分钟以内。
2025年开始，随着地铁线网的进一步完善，凤溪大道被纳入地铁网之下，735路、736路等从天河直达市区的线路客流锐减，而走西源大道的720路却并未受到影响。
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