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 投产并首先装备第 18 战术战斗机联队。此后，F-15C/D 逐步取代 F-15A 装备一线部队。
第三个换装 F-15 的联队——第 49 战术战斗机联队，图为该联队的 F-15A 战斗机
80 年代中期，第 21 混合联队（现改编成战术战斗机联队）开始换装 F-15A/B。该联队在 1990 年 3 月发生一起严重事故，一架 F-15 在空战演习时误射一枚 AIM-9M 实弹，击伤另一架 F-15。此事引起美国空军的严重关注。因为一年前海军刚刚发生过同类事故，一架 F-14 将空军的 RF-4C 侦察机击落。随后该联队队长 H.S.斯托尔上校被解职。不过此事也证明了 F-15 顽强的战场生存力。现在第 21 联队已经换装 F-15C/D，并正在组建一个 F-15E 中队。
最后装备 F-15A/B 的是战术空军司令部下属的 4 个战斗截击机中队（第 5、48、57、318 中队），但它们却为北美防空司令部执行防空任务。随着大批 F-16A Block15 进入战斗截击机中队服役，取代了 F-15A 的防空主力地位。1990 年 10 月 1 日，第 48 中队撤编，此后美国本土再也没有一个装备 F-15 的一线防空中队。
担负国土防空任务的第 318 战斗截击机中队的 F-15A
1985 年 9 月 13 日，第 6512 试验中队的一架 F-15A 从爱德华兹空军基地起飞，跃升到 24,384 米高空，发射了一枚反卫星导弹（ASAT），成功击毁美国 1979 年 2 月发射的 P78-1 号伽马频谱仪卫星。这是 F-15 反卫星计划第 15 次发射试验，也是第一次实弹发射。原本计划在第 48、318 中队部署 ASAT，两个中队已经接受了 3~4 架经过改装的 F-15,但由于美苏签订了关于禁止在太空中试验武器的协议，该计划于 1986 年正式取消。
ASAT 反卫星导弹在 F-15 上挂载和发射的情况
1987 年 8 月 1 日，美国空军第一支 F-15E 训练部队，第 461 战术战斗机训练中队组建，隶属于卢克基地的第 405 战术训练联队。1988 年 7 月，该中队具备初始作战能力。1989 年 10 月，第 4 战术战斗机联队（现更名为第 4 联队）下属第 336 战术战斗机中队在换装 F-15E 后开始具备有限的作战能力，次年 8 月 1 日达到初始作战能力。此后又有三个联队相继装备 F-15E。
从阿拉斯加基地起飞拦截苏联图-142 反潜巡逻机的 F-15。随着第 418 中队撤编，此情此景将不复再现
到目前为止，除了韩国的 F-15K 外，为美国空军和其它外国客户生产的各型 F-15 都已经交付完毕。如果不是在韩国战斗机计划中获胜，此刻 F-15 的生产线已经关闭了。转眼近 30 年过去，斗转星移，物是人非，原来的研制者麦.道公司也已经被波音兼并，但 F-15 却依然能够跻身于一流战斗机的行列，不能不令人惊叹。
如同当年的假想敌米格-25 一样航空，舞台上也曾经流传过 F-15 的神话。“空战上百次而无一被对手击落”、贝卡谷地 82：0 的赫赫战绩（大部分是 F-15 所为）曾给无数人以极大的震撼。随着时间流逝，历史真实的一面逐渐还原，F-15 也不是战无不胜的空中兰博，也有败走麦城的时候——据近来解密的资料，至少有一架以色列空军的 F-15 被米格-25 偷袭击落，美国人也默认了这种说法。
光环的背后——怀疑被小口径高炮击伤后迫降的F-15，右翼已经完全损坏，机身上还缠着拦阻网
而和海军 F-14 那次模拟对抗，F-15 以 20 负 4 平 1 胜的纪录惨败，更是轰动美国朝野。
尽管没有了“战无不胜”的光环，但真实的 F-15 在空战中仍然是一个可怕的对手。对于这一点，没有哪个国家的空军敢于掉以轻心。说到这里不得不提及苏-27。苏-27 确实是为克制 F-15 而研制的，其气动设计无可置疑要比 F-15 优越，但航电设备的落后使得它在面对 F-15 的时候仍然要加倍小心。
昔日的辉煌一去不返……
不管怎样，能够称雄碧空近 30 年，这在航空史上也是空前的。作为一种制空战斗机，F-15 可以说此生无憾了。
F-15 虽然堪称航空史上的杰作之一，但毕竟已近迟暮之年。随着 F-22、阵风、台风等四代、三代半战斗机陆续服役，F-15 将逐步淡出航空舞台……