开发的时代，军方为F-15提出的性能要求包括，它要能截击高空高速突防的敌方战略轰炸机，并能在全空域与敌方现役和研制中的空优战斗机进行空优作战，这一性能需求要求战斗机具有较大的推重比，它能够以很快的速度爬升，同时转弯半径要小，适于与敌机进行格斗；并能在较长时间内进行持续的高速飞行，以满足其空中截击任务的需求。

  经过反复研制和试验，F-15满足了军方所有严苛的要求，它配备有两台推力强劲的发动机，即便在不打开加力燃烧室的前提下，其性能也远超同时代的其他空优战斗机。由于严控机体重量，在配备大推力发动机后，F-15战机整体的推重比超过了1，这使在垂直状态下也能快速爬升，转弯和加速性能也非常出众。

  F-15战斗机于1976年郑重进入美国空军服役，之后该战机出口到日本、以色列和沙特阿拉伯等国。该战机最初的型号为F-15A型，同款战机的双座教练型称为F-15B。1979年后，开发商开始对其进行升级改进，采用了新的航电系统和电子设备，以及与机体搭配使用的保形油箱后，新的改型称为F-15C型，其双座教练型称为F-15D，之后美国主要装备的就是这两类战斗机，之前的A、B型在经改装后升级为C和D型。F-15系列战斗机亦作为试验机型试验各种新的航空技术和设备，比如曾出现过的F-15N机型，它验证了海军航母使用的舰载型号。美国亦授权外国生产此机型，如日本生产的F-15J型，以色列生产使用的F-15I型以及最新新加坡所采用的F-15S型。

  F-15A~D型战斗机搭载的近距离武器是20毫米的M61A1型“火神”转膛机炮，通常备弹量为960发，其机体下部发动机两侧设计有4处半埋式外挂点，机体中央和两翼下设计有3个外置式挂架。主翼下的两个挂架及机身下的4个半埋式挂载点，总共或挂载4枚AIM-9“响尾蛇”近程空空导弹，外加4枚AIM-120“阿姆拉姆”，或者4枚AIM-7“麻雀”中远程空空导弹；机身下的挂架则可加挂增加航程的副油箱或其他电子、侦察吊舱。

  F-15C和D型机由于在翼根部加装了保形油箱，其航程得以大幅度的提高，这也使其能够省出机身下挂架位置用加挂载别的设备。C和D型机配备的保形油箱即使已用完了内部燃油，也无法像传统副油箱一样在空中抛弃，只能在地面进行拆卸和维护，而且这种油箱采用流线型设计契合机身形状，所以在空中对机体阻力影响甚小，对机体的雷达反射截面积影响也较小。

  保形油箱是提升战机内部燃油储量的重要措施，在使用的过程中也被证明是非常成功的，F-15系列战机后继的型号如F-15“攻击鹰”也同样采用这种设计，甚至更进一步，将其作为战机本身的标准配置，相比之下，C和D型的保形油箱仍属可选配置。如此以来，这使F-15E型在外形上与之前的A~D型号差别甚小。

  虽然F-15E型机与之前的A~D型机外观上差不多，两类战机所担负的任务截然不同，前者是重型攻击机，后4种战机则是典型的空优战斗机，几乎不执行对地攻击任务。此外，A~D几种型号战机的机炮也不适合全用对地攻击，在负载配置上也不搭载任何空对地攻击武器系统或设备。即便按今天的标准看，F-15A~D型机也是很优秀的空优战斗机，能够与多类空中目标交战。

  F-15除遂行空优作战任务外，也是很优秀的截击机，配备专用的远程空空导弹后，可从非常远的距离外与敌机交战。最初，执行此类截击任务时，主要使用AIM-7“麻雀”中远程空空导弹，早期型号的“麻雀”导弹采用半主动雷达制导，其发射后仍依赖发射载机引导目标，这在某种程度上预示着F-15载机在发射导弹后，仍需继续朝着目标飞行直到导弹击中目标时为止。这种截击作战模式在对付大型轰炸机时，并无多大问题；但在与敌方大型空优战斗机交战时，这就不能接受了，而且考虑到对方战斗机在遭到导弹攻击时可能会以大过载的机动躲避导弹，因此这种早期型号的空空导弹的作战效能就不足以满足需要了。

  之后新出现的“麻雀”导弹射程、智能化程度都有了一定提高，也使F-15战斗机的交战距离进一步扩展到50千米，但交战时仍需载机对导弹进行引导。为改善F-15战斗机的远程交战性能，后来空军计划将海军F-14“雄猫”战斗机使用的、具备发射后不管性能的AIM-54“凤凰”空空导弹做修改，使之能应用于F-15战机上，但这项计划启动后不久即被放弃，原因是射程达50～70千米的AIM-120远程空空导弹已经成熟。

  新的AIM-120空空导弹虽然在射程上的性能远不如AIM-54导弹令人印象非常深刻，后者的射程超过160千米，但AIM-120导弹具有更大的机动过载能力及主动引导的制导机制，可轻松对付剧烈机动的目标敌机。在发射AIM-120导弹时，载机雷达先根据目标参数（飞行速度、航向，以及己方导弹的速度等）预判导弹截击敌机的预定空域，接着导弹发射后，依据这一些参数飞赴预定截击空域，到达后立即启动自身主动引导雷达，发现目标后迅速锁定并跟踪攻击。导弹本身就具有较大的过载机动能力，故而敌机为摆脱导弹而采取大过载机动动作并无法完全摆脱AIM-120的攻击；此外，更重要的是，AIM-120导弹具有极佳的抗干扰的能力，敌机为诱骗来袭导弹而采用的电子干扰、阻塞措施效果有限。

  同时，配合F-15后继型号配备的机载相控阵雷达和先进的火控系统，其搭载的AIM-120“阿姆拉姆”导弹一次最多可同时与4个敌机目标交战，而且在发射完导弹后，战机即可进行下一个战术机动，不必再管导弹具体的攻击过程。如果在较近的距离与敌机遭遇，F-15则可利用其具有全向攻击能力的AIM-9“响尾蛇”红外空空导弹与敌机进行格斗。与“麻雀”系列导弹相似，早期的“响尾蛇”导弹的可靠性及作战效能也较低，发射时一定要抢占敌机后部发动机喷口暴露的有利位置，但其最新型号已能从各个方向上锁定敌机。

  AIM-9“响尾蛇”近程红外空空导弹也是一种发射后不管的制导武器，但其射程最远只有18千米，只适合近距空中格斗时使用，发射后它将自动跟踪作战空域内作为热源的敌机，无须飞行员的进一步干预。事实上，在紧张万分的空中格斗中，这一特性很重要，飞行员全身心地操纵飞机与敌机周旋分毫疏忽都可能会酿成大错。当然，“响尾蛇”导弹还不是F-15战斗机最后的武器，一旦这种导弹在战斗中耗尽，或者战机与敌机之间的距离小于该导弹最小发射距离，也就是2.5千米以内，战机将利用其射程为2千米的机炮与敌机作最后的决斗。

  F-15战斗机由于外部挂载点较少，只得充分的利用已有负载挂架，如图中地勤人员将空空导弹挂载在其机翼下

  由于配备了大推力的发动机，F-15战斗机的速度最高可达到2.5倍声速，其空中灵活性也极强，这使其能快速接近目标并发射导弹或利用机炮发起攻击，甚至在敌机做出一定的反应时就开始紧急规避。如果必须要与敌机进入最难缠的空中格斗，高度敏捷的“鹰”战斗机也不会让敌机轻易抢得上风，它的加速性能和机体气动性能甚至能让其在紧急转弯时仍保持高速度；如果空战形势不利，它也能通过空中大过载机动，比如紧急爬升、转弯等战术动作摆脱困境、窘境，重新占据主动。由于采用多种提高抗毁性的设计，F-15战斗机的战场生存率相当高，甚至曾有一架F-15战机在空中因与其他飞机碰撞，而导致其一侧主翼的外端折断了近60厘米，但战机仍在飞行员的操纵下返回了基地，并成功着陆。

  在F-15问世以来的几十年中，该型战机参与了无数次空中作战行动，但迄今为止，除事故造成的损失外，还没有一架F-15A~D战斗机在战斗中被敌机击落，而它也曾创造过104次空战胜利的纪录，这一成绩的绝大部分由以色列所使用的F-15所取得。在1991年海湾战争期间，美国空军所取得的击落伊军战机的战果，总计34架敌机，包括战斗机、攻击机、运输机和直升机等，这几乎全部由F-15战斗机完成。这些被击落的伊军战机中，绝大多数被F-15用空空导弹击落，而鲜有用机炮击落的战例。紧接着在巴尔干战争期间，参战的F-15战斗机也有上佳表现。

  自从冷战结束以来，各主要军事强国对先进的高端空优战斗机的需要在某些特定的程度上减少了。对地攻击，特别是对叛乱、恐怖组织的营地设施和作战人员的攻击，慢慢增长甚至成为现在西方国家空军的主要任务。在新的全球军事战略环境中，西方国家的敌人和敌对组织缺乏可靠的空中作战力量，更不用说能与F-15这类空优战斗机相匹敌的战斗机了，从这一点看，以F-15为代表的空优战斗机逐渐失去以往的舞台并不奇怪。但尽管如此，空优作战和高性能的空优战斗机仍然在各国空中力量组成中保持着重要的地位，并在可预见的未来仍将如此，毕竟，压制敌方空军保护己方空中进攻力量仍将是空军的一项主要任务。

  尽管F-15“鹰”战斗机在过去的岁月中表现出王者之风，但进入新世纪以来，它也逐渐显出疲态。目前，F-15战斗机早期的A型和B型已全部从美国空军中退役，而仍在服役的C和D型机也逐渐为更先进的F-22“猛禽”多用途战斗机所取代。但就此判断F-15系列战机将很快从美国空军中消失，仍为时尚早，据称美国国防部计划未来引进F-35多用途战斗机后，仍将会继续升级一批F-15C型机并在相当长时期内保持其现役。而世界其他引进了F-15战斗机的国家，也将在未来相当长时间内接着使用这种战斗机。和F-15之前所替代的F-4战斗机一样，这种早期作为空优战斗机而开发的机型，经过多次升级改装后已演变为可执行多种任务、适应各类作战环境的战场多面手，此上种种，都意味着它在新世纪中仍将继续活跃在战争舞台上。