1969 年 1 月的麦.道构型，三角翼后缘改为前掠，进气口与 MiG-25 极为相似，仍保留了二元喷口
最终获胜的麦.道方案，与现在的 F-15 基本一致。注意进气道两侧前部串联挂载了两枚 XAIM-82 近距空空导弹，并有双腹鳍
同年 9 月 30 日，经过长期争论之后，空军终于发布详细的 F-X 方案需求（RFP）。RFP 指出新型战斗机应该具有低翼载、高推重比，在 M0.9 速度附近具有良好的机动性能；装备脉冲多普勒雷达，具有下视下射能力；足够的转场航程，可以无需空中加油自行部署到欧洲基地；最大马赫数要求达到 M2.5（不过，这一条要求只在理论上达到过：由于代价高昂以及复杂性，F-X/F-15 在挂弹后最大 M 数被限制在 M1.78）；单座构型；最大空战起飞重量要求不超过 18,144 公斤；以及其它一些和疲劳寿命、维护性、可视性、自启动能力等相关的要求。
10 月 24 日空军将 F-X 定名为 ZF-15A。
到 12 月 30 日，空军 F-15 系统计划办公室（SPO）已经收到麦克唐纳.道格拉斯、北美.洛克韦尔和费尔柴尔德.共和三家公司的投标方案，标价均为 1,540 万美元。
北美的 FX 全尺寸模型，机腹进气。进气道两侧挂载两枚“麻雀”导弹，另外两枚半埋挂载在机腹
这三种方案并没有显著不同，只是北美和费尔柴尔德的方案均采用单垂尾设计。其中后者得到来自长岛的国会议员的大力支持——因为该方案如果中标将在长岛生产。经过详尽的评估之后，1969 年 12 月 23 日，美国空军系统司令部（AFSC）宣布麦克唐纳.道格拉斯所提出的设计方案在 F-15 计划竞争中获胜，成为该计划主承包商。
麦.道 FX 构型的演进，第四排第一个明显是 F-4“鬼怪”的改进型，而在其余的构型中又可以发现与 F-14 和 F-22 的相似之处
在进行了风洞测试后，NASA 对麦道的构型提出如下建议：去掉腹鳍，加高垂尾，对喷管进行整流设计，平尾加装锯齿，主翼尖进行斜切。于是在原型机上没有看到腹鳍，但后两项改进直到生产型上才得以应用
1970 年 1 月 1 日，F-15 发展合同（合同号 F33657-70-C-0300）正式生效，麦.道开始进入全尺寸研制阶段。初始合同要求生产 20 架飞机用于工程发展，其中包括 10 架试验型 F-15A（生产序列号 71-0280/0289）和 2 架 TF-15A（后改称 F-15B）双座教练型（71-0290/0291），还有 8 架全尺寸发展型 FSD 飞机，全部是 F-15A（72-0113/0120）。由于麦.道曾经研制过“鬼怪”战斗机，F-15 早期研制工作于其中获益良多。乔治.格拉夫被任命为设计小组负责人，负责工程研制工作。项目经理唐.马文则负责处理组织工作的实际问题，并确保项目进度。
1971 年 4 月 8 日，F-15 评审工作最终完成。次年 6 月 26 日，第一架原型机 YF-15A（71-0280，代号 F-1）出厂。整个项目进展速度快得令人吃惊。当然，这一切很大程度上要归功于早期的大量预研工作。
第一架 YF-15A 71-0280 在圣路易斯工厂下线
1972 年 7 月 27 日，麦.道首席试飞员欧文.L.保罗斯驾驶 YF-15 F-1 号机从爱德华兹空军基地起飞，开始这只“雏鹰”的首次飞行。此次飞行持续时间 50 分钟，最大飞行高度 3,658 米，最大空速 250 节。此后，9 架单座原型机（F-2/10）和 2 架双座原型机（TF-1/2）相继试飞。自此 F-15 长达 30 余年的辉煌历史拉开了序幕。
放下起落架准备进场的 F-15 原型机
1972 年 7 月 27 日首次试飞的 YF-15 F-1 号机。和后期的 F-15 相比，该机最大的区别是没有翼尖斜切结构。一个新的时代在这一天开始了
需要指出的是，在 F-15 的试飞过程中，遥控模型扮演了相当重要的角色。事情起因是 1971 年 4 月，负责研究发展的空军部长助理格兰特.汉森签发一份备忘录，其中提到空军当年由于失速和尾旋损失不少飞机，认为相关的研究没有跟上。此后 NASA 德莱登研究中心开始研究以缩比模型进行相关试飞的可行性。10 月，3/8 比例的 F-15 遥控研究机（RPRV）项目正式批准。RPRV 是铝、木、玻璃纤维混合结构，重1,099 公斤，价格仅 25 万美元，远低于一架原型机的价格（680 万美元），试飞风险和效果都要优于有人驾驶飞机。
