关键技术和系统
在第一架F-15A-1-MC 71-0280号机于1972年6月26日滑出麦道在密苏里州圣路易斯的厂房两年后，199架双座机也开始投产。原型机在1972年7月27日完成首飞，1976年1月，生产型首先装备弗吉尼亚州兰利(Langley)基地的第一战术战斗机联队(1st Tactical Fighter Wing)。
至此，F-15注定成为世界最成功的战斗机，而成功的关键就是优秀的雷达，拥有出色的航电系统支持，以及一个可靠的、易于保养的机体。还有那简单又有双重几何学设计的主翼为飞机在高亚音速时提供了极佳的机动性，21.5°/秒的盘旋角速度也令人印象深刻。
F-15A-1-MC 71-0280
兰利基地第1战术战斗机联队队徽，目前该联队装备F-22A。
F-15的服役也创造了许多“第一”，其中一个具有革命性的概念就是雷达和武器系统的组合就是“手不离杆”(Hands On Throttle-And-Stick，简称HOTAS)油门，这其实就是将一些飞行员易于触摸到的开关和按钮装在油门杆上，最后只用通过按下操纵杆和油门杆上的这些按钮来完成操作过程。这样的天才设计使得F-15飞行员得以将精力集中在空战上，而其它战机的飞行员则不得不地将一只眼睛盯着仪表板，选择开关或者做一些其它的事情。1983年随着装备多功能显示器的升级计划的展开，“手不离杆”油门变得更加实用化。1992年后一种更新的“手不离杆”油门被安装到F-15E上。
“手不离杆”油门控制着由两片玻璃组成的抬头显示器(Heads Up Display，简称HUD)，上面显示着飞机的飞行参数，这样就使得飞行员在战斗时能够紧盯着前方而不用将注意力放在仪表板上。
F-15C的抬头显示器。中图是F-15抬头显示器的显示模式。右图为实际飞行中F-15抬头显示器的显示模式。
在此基础上，麦道公司又设计了更新的F-15C/D，目的是为了增加飞机的作战范围。原型机于1979年2月26日完成首飞，C型机完全融合了这些航电，其中包括战术电子战系统(Tactical Electronic Warfare System，简称TEWS)。这些在A型机上是不存在的，同时还有高频天线，并为飞机的某些部位进行了加固。
1983年2月，随着F-15C/D走下生产线，美国空军开始了多阶段改进项目II(Multiple Stage Improvement Program II，简称MSIP)，所有的F-15机体都按照MSIP项目升级，而F-15C 84-0001是第一架按照MSIP II项目升级的机体，并于1985年6月完成首飞。MSIP II项目使得飞机系统的可靠性提高了25%，并且短暂地安装了休斯公司的AN/APG-70雷达，之后是最终定型的APG-63(V)-1雷达，后者的中央计算机运行速度更快，内存也更大。其它的改进包括了在仪表板上安装一个新的多功能彩色显示器，通过架线和软件来整合这个联合战术信息分布式系统(Joint Tactical Information Distribution System)，但是只有极少数的机体安装了这个系统，之后在2001年被更高级的战斗机数据链(Fighter Data Link)代替。新的油门杆，一个录像机来记录抬头显示器上的画面，战术电子系统的升级以便支持AIM-120高级中距弹(Advanced Medium Range Air-to-Air Missile)。
F-15符合人工学设计的座舱、手不离杆(HOTAS)控制、和出色的多功能抬头显示器都是革命性的射击。左边这张照片是1983年经过MSIP II升级后的F-15座舱，其中采用了一台新的座舱显示器和加强的手不离杆控制器右侧是经过MSIP II升级后的F-15仪表板，增加了一个多功能彩色显示器。
左边F-15座舱内各种按钮的作用及指示。中图是F-15操纵杆以及各个按钮的作用。右侧是"手不离杆"的手动油门杆上的各个按钮及其作用。
APG-63雷达
F-15A的APG-63雷达是休斯公司对应FX项目而平行展开的，它也是飞机上唯一具有价值的东西。1968年，休斯公司赢得了美国空军的合同来制造一种具备全天候目标攻击能力的雷达(包括AIM-7导弹的引导，具备下视下射能力，之后安装在F-15E上用于对地攻击的光学追踪系统)。同时要求APG-63雷达具备有限的对付地面目标威胁的能力。
APG-63
1970年10月一张8千2百万美元的合同宣告了APG-63(V)0雷达的正式生产，它可以借助多普勒频移避开地面杂波的影响去跟踪目标，并可以根据飞行员的预编程选择使用中脉冲重复频率(PRF)跟踪不同距离、高度、方向、接近速度的目标。APG-63雷达代表着一种质的飞跃，它同样易于使用，而且显著的提高了飞行员的态势感知能力。
APG-63(V)0的许多衍生型号也安装在F-15上，比如APG-63(V)1、APG-70和APG-63(V)2。它们的特色就是都能使用高频和中频间隔多普勒脉冲扫描模式，对地面目标的扫面则过滤掉错误的返回信号，同时根据不同距离环境下的事物依照主、次模式来处理信号。它的主要搜索模式是交错扫描模式，而且在扫描范围、指示距离和数据中做出折中的选择，这样使得飞机可以进行远距离空对空监视，这种雷达也因此具备了抗干扰能力。
APG-63(V)0雷达很快被APG-70雷达所取代(见图中安装在F-15E上的)，APG-70相对于APG-63(V)0有诸多优势，但其本身在数年后被APG-63(V)1所取代。在参与沙漠风暴行动部署的F-15中队里混装有前两种型号的雷达，但是配备新雷达的战机很快就赶到海湾地区，换掉了那些过时的装备。
交战战术
APG-63和APG-70的特点就是具备了跟踪扫描模式(Track While Scan)，就像1991年海湾战争中的F-15C那样，但遗憾的是没有使用即时的距离扫描(Range While Scan)模式。在每种接触形式下，扫描追踪模式总是能够提供更多的信息，可惜这种模式不支持半主动雷达引导的AIM-7导弹。它同样还减少了搜索盲区，增加搜索范围，但在有限的搜索距离范围外无法探测到物体(比距离搜索模式的范围还要小)。使用距离搜索模式时要求飞行员有相当的技术和纪律，因为每次接触获得的信息都很少，它的优点就是使得拦截行动非常简单。
90年代中期，远距离搜索(Long Range Scan)模式(适用于APG-63雷达)和间隔搜索模式(适用于APG-70雷达)才被使用。当目标进入AIM-7的射程后开始追踪其中一个，单目标追踪模式(Single Target Track)能实时为雷达焦距线提供目标参数。然后指导雷达调至高频脉冲波，以便使得雷达能够引导AIM-7。它同时也为飞行员提供有价值的目标参数，比如高度、距离、接近的速度、航向和真实的速度。这种战术几乎在海湾战争时的每场空战中被使用。
F-15的雷达屏幕显示模式，雷达下方的小点是被锁定的目标，从两侧的读数可以看出目标的时速是184节，距离是38英里，而圆环这表明目标已经被套在所选武器的射程中。
作为比较，今天的F-15飞行员不使用扫描追踪模式便能打赢一场空战。因为雷达可以同时锁定多个目标并且使用更新的AIM-120主动中距弹攻击目标。1999年在南斯拉夫联盟上空的F-15就是这么做的，同时获得了F-15第一个同时锁定两个目标并将其全部击落的战绩。
最终，也有几个通过在雷达搜索范围内自动获取目标并且锁定攻击的战例。这种模式在距离目标15英里范围内可以被使用，需要飞行员具有快速的反应能力。使用这种模式时，飞行员只需将目标置于搜索范围内并在抬头显示器上指出，雷达将自动锁定目标。
加强识别
任何拦截过程中，在远距离识别目标永远是最重要的，没有得到正确的回复，导弹是不会发射的，并且在视距内的空战也是最重要的。典型的是，在进入视距内空战之前，一种像F-15一样优秀的超视距战机是不会让目标采用适合它自身的战术的。敌我识别系统(Identification Friendly or Foe，简称IFF)就是根据此而研发的，但其中的关键技术是非友方目标的认同(Non Cooperative Target Recognition，简称NCTR)。这是机密的，而又是非而是地，在所有F-15参与的空战中都要优先被使用的过程。
升级后的F-15C通过战斗数据链等一切先进电子设备使其作战能力达到四代半的水准。图中显示的是数据链通过信息共享在显示频上的表达方式，一支F-15八机编队正在拦截6架米格-29。
最基本的就是，敌我识别雷达返回目标风扇涡轮叶片数据与储存在数据库里的资料作比较，当雷达波朝这些叶片跳动时，它们将返回的信号与本身已储存在雷达数据库里的样本信号作比较。当雷达将比较的数据分析出来后将会告诉飞行员它所发现的目标是米格-21、米格-25、米格-29或者幻影等等。当然，为了使得敌我识别更加有效，F-15必须正对着目标的进气道或者发动机尾喷口。这样也许不会奏效，因此当目标外形接近F-15时那就太危险了。
敌我识别在早期的雷达接触过程中式如此的重要，以至于它在1991年海湾空战中成为了F-15飞行员发起超视距攻击前必不可少的一个步骤。同时敌我识别器和电子侦听平台(比如RC-135)也成为加强识别必不可少的成分，很明显，敌我识别是迄今为止F-15获取空战战果的关键前提。敌我识别经常暗示着接下来将要发生的，但是很少公开或者明确地进行讨论。
在更近的一段时间里，2架18TFW联队的F-15在太平洋上空完成了训练后返回日本嘉手纳基地。
