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机翼结构为多梁抗扭盒型破损安全结构，前梁为铝合金，后三梁为钛合金。内侧整体油箱的下蒙皮采用钛合金壁板，其余为铝合金机加工整体壁板。机翼前后缘、襟翼、副翼均为全铝蜂窝夹层结构。机翼的破损安全结构，配合承力蒙皮，只要有一根翼梁仍然完好，就可以支持飞机继续飞行，大大提高了飞机的生存能力。
尾翼
垂尾采用大展弦比、中等后掠角设计，前缘后掠角 37°，外倾 2°，高度较大，大迎角下可以明显改善飞机的航向稳定性，从而保证 F…15 可以有效的进行大迎角机动。
F…15 的平尾为大后掠全动式低平尾设计，前缘后掠角 50°，具有前缘锯齿和翼尖斜切设计。
F…15 垂直安定面和平尾都是全金属蜂窝夹层结构。两者的抗扭盒为钛合金结构，蒙皮则是全厚度铝夹芯和硼纤维层合板构成的蜂窝壁板，前后缘为全铝蜂窝结构。方向舵梁肋为碳纤维复合材料，蒙皮则由硼纤维层合板和铝夹芯构成。平尾和方向舵均可以左右互换。
发动机
正在测试的F100…PW…100发动机
发动机是 F…15 的另一个关键。普拉特。惠特尼研制的 F100…PW…100 发动机加力推力高达 11；340 公斤，为 F…15 的优越性能提供了坚实的基础。这是一种轴流式涡扇发动机，涵道比 0。7，双轴 3 级风扇＋10 级高压压气机＋2 级涡轮。该发动机设计相当先进，推重比 7。8，可以左右互换安装，在理想条件下拆卸时间只需要 20 分钟。
航电设备
F…15 装备了大型脉冲多普勒（PD）雷达，以提供先敌发现的优势。战术电子战系统（TEWS）提供威胁告警信息。平显和双杆操纵系统（HOTAS）则大大减轻了飞行员搜索、跟踪、攻击目标时的操纵负担，并简化了操纵程序。
为 F…15A 设计的是 AN/APG…63 全天候多模式雷达系统。APG…63 雷达工作在 X 波段，探测距离远，具有下视下射能力。探测信息自动送往中央计算机，并和计算结果一起实时反馈给飞行员（通过平显和下显）。APG…63 具有多种对空工作模式，可以根据不同的搜索方式或选择的交战模式来选择不同的脉冲重复频率（PRF）：远程搜索，使用中/高 PRF，根据飞行员选择的搜索距离（18。5~296 公里）确定 PRF，以期获得较好的迎头和尾追搜索效果；速度搜索，使用高 PRF，专用于迎头高速接近的目标；近距搜索，使用中 PRF，用于格斗时为响尾蛇导弹和航炮提供数据，具有 16、32、64 公里三种探测范围，可以跟踪多个目标。作为以上三种模式的备份，APG…63 还有一种非 PD 模式，使用低 PRF，只能提供上视能力？？因为非 PD 模式无法过滤地面杂波。此外，APG…63 还有多种提供特殊功能的模式，包括：信标模式，用于向空中飞机的敌我识别系统（IFF）发射询问信号；手动跟踪模式，作为自动跟踪模式的备份；被动模式，用于监测外部雷达辐射信号，同时自身只发送微弱脉冲，以尽可能减小自我暴露的可能性；地图测绘模式。
1973 年，APG…63 雷达投入使用。1979 年，该雷达装备了可编程信号处理器（PSP），这是 PSP 首次在机载雷达上应用。这使得系统通过软件编程就可以适应新的战术、使用模式以及武器系统，而无需进行大规模硬件改进。1986 年，APG…63 停产，共生产大约 1；000 台，装备所有 F…15A/B 型和早期 F…15C/D 型。但是 APG…63 并不完善。其平均维修间隔时间（MTBM）不到 15 小时。对该系统的航线可更换件（LRU）的技术支持日益困难。原因之一是很多部件采购困难，而采用新技术部件则往往要求重新设计系统而被迫放弃。另一方面，持续恶化的可靠性影响了飞机的部署。如果航空站没有二级维修能力，就无法对雷达故障提供技术支援。此外，由于设计时的局限，APG…63 事实上没有多余的处理能力和存储能力来升级软件，应付日益增大的威胁。为此，从 F…15C/D 后期型开始换装 APG…70 雷达。美军地勤人员检修F…15C的APG…63（V）1雷达
APG…63（V）1 则是针对 APG…63 缺点所做的重大改型，在可靠性和可维护性方面有了明显提高，以满足用户要求。作为美国空军雷达换装计划的一部分，APG…63（V）1 将取代 APG…63 装备 F…15C/D，以保证美国空军雷达方面的优势。（V）1 系统更换了发射机、接收机、数据处理器、低压电源和信号数据转换器。在系统能力增强的同时，可靠性提高了近 10 倍，MTBM 达到 120 小时。
武器系统
F…15可以使用多种对空武器。自动化的武器系统加上平显和HOTAS使飞行员可以高效率的进行空战，而无需将精力浪费在繁杂的武器操纵程序上。如果飞行员更改当前的武器选择，平显上的武器发射指引也将随之自动改变。
根据最初的设计，F…15可以携带3种对空武器系统？？M61A1“火神”机炮、AIM…9L/M“响尾蛇”红外制导格斗导弹和AIM…7F/M“麻雀”半主动雷达制导中距空空导弹等。
M61A1航炮
M61A1航炮
M61A1是在美国第三代战斗机上广泛使用的一种航炮，F…15所有改型上均有装备，主要用于距离600米以内的空战，弥补格斗导弹的发射死区。其安装位置在右翼根整流罩内，备弹940发（A~D）/500发（E）。航炮射速有4000发/分和6000发/分两种，飞行员可以自行设置。
AIM…9L导弹
AIM…9L 是美国吸取越南战争的教训，于70年代初期开始研制的具有全向攻击能力的第三代“响尾蛇”空对空导弹，曾被誉为“超级响尾蛇”。该弹的外形与AIM…9B相似，舱段布局与AZM…9D相同，而弹翼和陀螺舵则与AIM…9H一样。它与AIM…9B外形的最大区别是，弹头较尖、前舵面由三角形改为双三角形。其导引头采用氩制冷的锑化钢探测器，探测灵敏度较高，导弹能从前半球攻击目标，攻击角大干90度。AIM…9L 的弹长为2。87米，弹径为0。137米， 翼展0。63米，发射重量约为86千克，射程增大至18。5千米。最大速度增至M数2。5。
AIM…7系列导弹
“麻雀”ⅠAIM…7A分为3个舱段，弹头为引信/战斗部舱，弹体中部为制导控制舱，弹体中后部为固体火箭发动机舱，3个舱段用螺钉连接。由于采用雷达波束制导，其制导控制舱内装的是陀螺仪、加速度计、天线和接收机、计算装置、伺服机构、电瓶和高压能源。导弹发射后1s，由陀螺仪和加速度计组成的自动驾驶仪控制飞行，导弹进入机载雷达AN/APG…51B的制导波束后，自动驾驶仪与伺服机构断开，天线和接收机接收制导波束信号，计算装置据此计算出导弹相对于制导波束等强信号区的偏移量，通过伺服机构使全动式弹翼偏转，使导弹返回等强信号区，制导波束随动于机载光学瞄准具视线，从而引导导弹飞行所瞄准攻击的空中目标，制导飞行时间20s。
“麻雀”ⅡAIM…7B导弹采用主动雷达制导，其舱段布局和内部结构与“麻雀”Ⅰ不同；“麻雀”Ⅲ导弹采用半主动连续波或脉冲多普勒雷达制导，其舱段布局和内部结构与“麻雀”Ⅰ/Ⅱ不同，分为5个段舱，从前到后为导引头、自动驾驶仪和电源、液压舵机和液压能源、引信/战斗部、固体火箭发动机，但其具体结构随各自型号不同亦有较大区别。按作战性能水平，“麻雀”系列空空导弹可分为三代：第一代AIM…7A，只能用于尾追攻击；第二代AIM…7C/7D/7E/7E…2，具有一定的全天候、全向攻击能力；第三代AIM…7F/7M/7P/7R，具有全天候、全向攻击、上视/上射和下视/下射能力。
AIM…120导弹
作为AMRAAM导弹家族的成员之一，AIM…120是美国研制的第一款主动雷达制导视距外空对空导弹，十几年来衍生了A、B、C、D四种型号，是世界多国空军争相采购的武器。2003年售价为每枚38万6千美元。
AIM…120是美国研制的一种〃发射后不管〃的先进中距空对空导弹；它首次使用便取得战果；揭开了世界空战史上新的一页。在此之前的超视距空战；由于大多采用半主动雷达制导的导弹；发射导弹后；载机必须保持对目标的跟踪和照射；直至击中目标。在这段时间里；载机须基本上不能有大动作，这对载机和飞行员的安全是极大的威胁，因为被敌方击中的机会很大。＇10＇
服役史
F…15浅灰色“罗盘幽灵”空优涂装
随着卢克空军基地改装训练部队（RTU）的增加，美国空军开始将它的第一批 F…15 分配到内利斯空军基地的第 1 战术战斗机联队下属中队担负战斗值班。该中队自 1976 年1月起开始换装 F…15A/B。第一批 F…15A 交付的时候喷涂着浅蓝色的空优涂装。但这种涂装方案很快就放弃了。德克萨斯州的天空也许是蓝色的，但西欧的天空却是浅灰色的，执行全球战略的美国空军不可能不考虑到这一点。之后（在F…15E 出现之前）所有的 F…15 全部换成了浅灰色的“罗盘幽灵”空优涂装。
1977年驻德国比特堡空军基地的第 36 战术战斗机联队换装 F…15 后开始具备初始作战能力。同年 12 月，第三个换装 F…15 的联队？？驻新墨西哥州霍罗门空军基地的第49战术战斗机联队也开始担负战斗值班。内利斯基地的第 57 战斗机武器联队是第4个换装 F…15 的联队，该联队主要担负高级训练、评估测试以及战术研究任务。为了对抗苏联在欧洲的威胁，继国内部队之后，驻荷兰索斯特堡基地的第 32 战术战斗机中队于 1978 年9 月13日开始换装 F…15A/B，该中队虽是美国空军部队，但受荷兰空军指挥执行北约赋予的作战任务。12 月佛罗里达州埃格林基地 33 战术战斗机联队也开始换装 F…15。1979 年9月，F…15C 投产并首先装