Voor een jager uit de jaren zeventig van de vorige eeuw, ziet de F-15 er wonderwel nog vrij modern uit. Maar de technologie aangaande computer gestuurde informatie was vrij beperkt, en de centrale computer bezat zelfs minder capaciteit dan de doorsnee personenauto's die in de jaren negentig werden gebouwd. De cockpit van de eerste F15A's en F-15B's waren nog van het de klokken en wijzerplaten type, met alleen een Vertical Situation Display (VSD) radarscherm links van de HUD bediening (Head Up Display), en een rond scherm aangaande het Tactical Electronic Warfare System (TEWS), rechts van de HUD.

Wat wel een nieuwigheid was, en speciaal ontwikkeld voor het F-15 programma, was de zogenaamde HOTAS, de 'Hands on Throttle and Stick'. In de jachtvliegtuigen vóór de F-15 vloog de piloot met zijn rechterhand aan de stick en linkerhand aan de throttle (gas), maar het nadeel was dan dat tijdens grote werkdruk, bijvoorbeeld een luchtgevecht, de piloot zijn hand van de throttle moest halen om aan allerlij knoppen gaan frummelen, en soms zelfs zijn handen moest wisselen, en vliegen met de linkerhand en met de rechter systemen bedienen. Om de werkdruk te verlichten voor de piloot werden veel functies in de throttle verwerkt, zoals wapen selectie, radar bediening, microfoon bediening, luchtrem, etc.

Na een geslaagde testperiode met de TF-15A, werden de geproduceerde trainers als F-15B’s aangeduid. In november 1974 werden de eerste F-15B’s geleverd bij de 58th Tactical Training Wing op Luke AFB, in Arizona. Ook de testvluchten van de F-15A verliepen zonder ongelukken, en zo kon de eerste operationele F-15A geleverd worden op 14 november 1974 aan de USAF. In januari 1976 werd het eerste squadron operationeel, het 27th Tactical Fighter Squadron, welke onderdeel was van de 1st Tactical Fighter Wing op Langley AFB, in Virginia.

De moderne jager vertrouwd op zijn lange afstand raketten die met behulp van zijn radar worden afgevuurd. De F-15 bezat een goede 'Beyond Visual Range' (BVR), of te wel; verder kijken dan de piloot zijn ogen toelaten. Met de hulp van de APG-63 radar in de F-15A, werd een AIM-7F Sparrow afgevuurd naar een doel dat nog niet zichtbaar was voor de piloot. De F-15A kon tevens gebruik maken van de zogenaamde 'look-down, shoot-down' mogelijkheid. Een vijandelijke aanvaller op lage hoogte zal waarschijnlijk beneden de geluidsgrens vliegen, en de F-15 kan hiervan proviteren door op een gemiddelde hoogte met eventuele Mach 2.5 de aanval in te zetten. Als de Eagle piloot zijn doelwit ziet, dan zal hij kiezen voor de AIM-9 Sidewinders, en als het doel zo dicht bij hem is, dan kan hij gebruik maken van het 20mm Vulcan M61 kanon. Maar als hij zijn kanon moet gebruiken, dan heeft hij waarschijnlijk een tactische fout gemaakt om de vijand te dicht te laten naderen (volgens de USAF tactici).

Om zichzelf te verdedigen heeft de F-15, naast haar boordwapens, de beschikking over verschillende afweer mogelijkheden. Naast het storen van volgradar en aanstormende radargeleide raketten, zoals met de 'Electronic Countermeasure' (ECM), kan de F-15 een grote hoeveelheid zogenaamde 'chaf' (dunne aluminium strips) afwerpen om radar te storen. Tegen infra-rood gestuurde raketten kan de piloot kiezen voor de 'flares', deze fakkels worden vlak voor de hittezoekende raket in de buurt komt, losgelaten, waarop de raket de heetste bron kiest, en dat is niet opeens meer de jet zijn uitlaat, maar de fakkel.

Was de AIM-7 Sparrow de eerste standaard air-to-air raket voor de F-15 en een raket die aangestuurd moest blijven door de jager die hem afschoot voor het een doel trof, de opvolger, de AIM-120 ‘advanced medium-range air-to-air missile’ (AMRAAM) is van het concept ‘fire and forget’. Na het afvuren, locked de raket met de inwendige radar en radio apparatuur op het vijandelijke toestel, en stormt er met Mach 4 op af. Tijdens de vlucht houdt de raket contact met het moedervliegtuig om de laatste gegevens te ontvangen. Is het doel dichtbij, dan gebruikt het uitsluitend de eigen volg radar. De raket kan gebruikmaken van de ‘home-on-jam’, wat inhoudt, dat als het vijandelijke doelwit een storingsignaal uitzendt, hij dit gebruikt om juist het doelwit te naderen. Er is nagenoeg geen ontsnappen aan de AIM-120. Tijdens de eerste Golf Oorlog, ‘Operation Desert Storm’, de bevrijding van Koeweit in 1991, waren enkele F-15’s uitgerust met de AIM-120, maar werden niet afgevuurd (de eerste ‘kill’ werd in 1992 door een F-16 gedaan tegen een MiG-25 over het zuiden van Irak).

Niet alleen werden de wapens en systemen verbeterd, ook de F-15 werd gaandeweg opgewaardeerd. Na een productie van 365 F-15A’s voor de USAF, en 19 stuks voor Israel (van de F-15B gingen er 59 naar de USAF en 2 naar Israel), ging de productie over op de F-15C. Aan de buitenzijde is weinig te zien waarin de F-15C verschilt met de voorganger. Dat komt omdat vooral aan de binnenzijde de veranderingen significant zijn. De interne brandstoftanks werden vergroot, door een extra tank voor in de romp te plaatsen en tanks achter de hoofdtanks in de vleugels en in de voorvleugel bij de romp in te bouwen. Hiermee werd de capaciteit vergroot van 5277 kg naar 6103 kg aan brandstof. In drie externe tanks kon nog eens een totaal van 5307 kg worden meegenomen. Uiteraard kan de F-15 ook in de lucht worden bijgetankt. Hiertoe is een vulpunt aangebracht in de bakboord vleugelwortel.

Maar het meest opvallende dat ontworpen was voor de F-15C, was dat het geschikt was om nog meer brandstof mee te nemen in aan-klikbare cellen die naast de romp, onder de vleugel, hingen. Deze zogenaamde 'Conformal Fuel Tanks' (CFT) gaan misschien iets ten koste van de prestaties, maar hebben wel een capaciteit van 4423 kg aan extra brandstof. De CFT tanks kunnen niet afgeworpen worden zoals de externe brandstof tanks onder de romp en vleugels. De CFT's komen het beste tot hun recht tijdens missies tegen gronddoelen, daarom worden de CFT's weinig gebruikt op de F-15C/D, maar komen nagenoeg standaard voor op de F-15E Strike Eagle (zie lager).

Ook de trainerversie kreeg een update en de aanduiding F-15D. Zoals al eerder aangeven, zijn de verschillen tussen de F-15A en de F-15C zo miniem aan de buitenzijde, dat de spotter eigenlijk alleen aan de staart nummers het verschil kan zien. De F-15A heeft al eerst nummers, 73- tot en met 77-. De F-15C heeft als eerste staart nummer 78- en loopt tot 86-. Tijdens de productie van de F-15C werden ook hier reeds updates in doorgevoerd, tijdens het zogenaamde Multi-Stage Improvement Program (MSIP) om bij te blijven in de voortschrijdende informatie processor technologie en de aansturing van nieuwere wapens (AMRAAM) en avionics. De MSIP werd doorgevoerd vanaf 84-001, en de voorgaande toestellen kregen dit als paket later ingebouwd (in totaal ontvingen 427 Eagles de MSIP). De USAF ontving 409 F-15C's en 61 F-15D's. Verder werden er 55 F-15C's aan Saoedie-Arabië geleverd, plus 19 F-15D's. Israel ontving 18 F-15C's en 13 F-15D's.

Was de F-15 oorsprokelijk slechts bedoelt als jager, toch werd dit toestel aangepast als grondaanvaller. In 1987 verscheen de F-15E Strike Eagle, een aanvalsvliegtuig voor diep in vijandelijk gebied. Op het eerste oog lijkt het een trainerversie van de F-15, maar de achterste stoel is voor de Weapon Systems Operator (WSO). De F-15E is geheel aangepast voor de rol van air-to-ground missies, en heeft speciale ophangpunten voor bommen. De Strike Eagle kan zowel conventionele bommen, als laser gestuurde bommen meenemen. De capaciteit van de munitievoorraad voor het M61A1 Vulcan kanon is voor de F-15E teruggebracht naar 540 stuks (bij de F-15A/C is dit 940).

De ‘Laser Guided Bomb’ (LGB) bestaat uit verschillende varianten. Als basis wordt een conventionele bom gebruikt, waarbij een besturing is aangebracht. Een veel gebruikte LGB is de ‘Guided Bomb Unit-12 (GBU-12), welke ook werd ingezet tijdens Operation ‘Desert Storm’ (zie hieronder). Een Strike Eagle gebruikt LANTIRN (Low Altitude Navigation and Targeting Infrared for Night) om een LGB naar het doel te brengen. LANTIRN bestaat uit een navigation pod en een targeting pod. De navigation pod (navigatie eenheid) wordt gebruikt om het toestel naar het doel te geleiden op lage hoogte. Hiertoe is een terrein volgradar ingebouwd met infrarood ondersteuning voor de nachtsituatie. Eenmaal bij het doel wordt de targeting pod (de doel aanwijzer) gebruikt om het doel aan te stralen. Eenmaal aangestraald, wordt de LGB los gelaten. Tijdens de val wordt de bom gestuurd door vleugeltjes aan de voor en achterzijde, die op hun beurt weer worden aangestuurd door de aanstraling van de targeting pod.

De LGB’s, ook als Paveway aangeduid, zijn er in verschillende gewichtsklassen. Naast de GBU-12 voor de Mk-82 van 225 kg, is er de GBU-16 voor de Mk-83 van 450 kg, en de GBU-10 voor de Mk-84 van 900 kg. In eerste instantie was de Paveway uitgerust met vaste vleugeltjes, maar begin jaren 1970 verscheen de Paveway II welke inklapbare vleugeltjes had, wat een voordeel was om de LGB onder een vliegtuig op te hangen en de vleugeltjes waren na uitklappen langer, waardoor een betere glijvlucht gemaakt kon worden. De trefkans met een LGB bleek tijdens ‘Desert Storm’ een score te maken van 88%. Met een (goedkopere) ongeleide bom is de trefzekerheid vele malen kleiner, maar met een 10.000 dollar kostende LGB een tank uitschakelen van 1,5 miljoen dollar, krijg je meer ‘bang for your buck’.