Ces deux versions furent les premières de la série F-15 et sont équipés d'un radar APG-63 :
Les deux versions suivantes ont une capacité de carburant accrue et une électronique améliorée. Elles ont été par la suite remotorisées avec des Pratt & Whitney F100-PW-220 légèrement moins puissants mais plus fiables que les F100-PW-100.
La version suivante a des capacités d'attaque tout temps :
Les versions suivantes sont des versions d'exportation :
La version suivante à intégré des éléments de furtivité :
En 2009, aucun F-15 n'a été perdu en combat aérien contre un adversaire, et les exemplaires produits ont abattu entre 101 et 103 avions ennemi.
Le F-15 a été engagé par les États-Unis lors de l'opération Tempête du désert contre l'Iraq, puis pour faire respecter l'interdiction aérienne imposée après cette guerre. Les F-15C américains sont crédités de 36 victoires sans aucune perte pendant l'opération Tempête du désert. De leur côté, les F-15E ont effectué des missions d'attaque, bien que l'intégration de la nacelle de désignation laser ne soit pas encore totalement effective à cette époque. Les F-15 américains ont également participé à la Guerre du Kosovo où ils abattirent quatre Mig-29 yougoslaves. Les F-15E participent actuellement aux opérations de la guerre d'Afghanistan depuis fin 2001 et de la guerre d'Irak depuis 2003.
Le 5 juin 1984, des F-15C saoudiens ont abattus deux des F-4 Phantom II iraniens. Pendant l'opération Tempête du désert en 1991, un Eagle saoudien a également obtenu 2 victoires contre des Mirage F1 irakiens en utilisant des AIM-9.
Les F-15 israéliens ont participé à de nombreuses opérations sur le Liban (en 1979 et 1982 notamment). L'armée de l'air israélienne affirme avoir remporté plus de 56 victoires aériennes contre des avions syriens avec le Eagle, dont plusieurs Mig-25 Foxbat. Les F-15 israéliens ont également participé à l'Opération Opéra contre la centrale d'Osirak sur le territoire irakien.
Un autre engagement ne fut pas guerrier mais psychologique, car le F-15 fut utilisé pour battre différents records mondiaux lors de la Guerre froide (voir ci-dessus).
Le 14 avril 1994, deux F-15C de l'US Air Force ont abattu lors de tir ami 2 UH-60 américains en Irak et le 22 novembre 1995 un F-15J des forces japonaises d'autodéfense fut détruit par un missile AIM-9 Sidewinder tiré par un autre F-15 japonais lors d'un exercice, le pilote ayant pu s'éjecter.