沙漠中的 F-15C。机尾号 83-035 是它和 F-15A 的主要区别标志
C 型的双座教练型。同样具有 C 型的全部作战能力，以及保形油箱。其关系类同 B 型与 A 型之间的关系。产量 82 架，出口以色列 7 架，沙特阿拉伯 23 架。
85-134，机尾号已经标明了它的身份 F-15D
F-15C/D 的中期改进计划。航电设备全面升级，包括：换装雷达、座舱显示器、电子战系统以及数字式计算机。
利用第二架 TF-15A（F-15B 原型机最初型号）改装的双座专用战斗轰炸型验证机，麦.道公司自行投资研制。用于和 F-16XL（后改称 F-16E）竞争空军 F-111 后继机计划。在此基础上研制出 F-15E“攻击鹰”。
双座全天候战斗轰炸型。根据 1982 年美国空军计划研制并投产的 F-111 后继机。机身结构加强，座舱经过重新设计。后期型（以及经过翻修的早期型）发动机升级为 F100-PW-229。重点改进在航电设备方面，包括换装 APG-70 雷达；加装蓝盾（LANTIRN）吊舱，以保证目标发现与识别以及改进武器发射精度；原来的二余度模拟式 CAS 改进位具有自动地形跟随能力的数字式三余度电传飞控系统；改用环形激光陀螺惯导系统。
1986 年 12 月 11 日，生产型首飞。1988 年 4 月 12 日开始交付。原订购 392 架，1988 年削减到 200 架，后又增加到 224 架，现已全部交付完毕。共计装备 5 个空军联队。
满载弹药准备出击的 F-15E。保形油箱已经成为它的典型配置和识别特征。需要注意的是，保形油箱并不仅仅用于增大载油量，还可以加装各类传感器和航电设备
为沙特准备的 F-15E 单座方案，换装新型发动机、雷达和座舱显示设备。沙特原准备在 48 架双座型（F-15S）基础上订购 24 架F-15F，后全部改为 F-15S。F-15F 最终未能投产。
用于竞争希腊空军战斗机计划的 F-15E 出口型。
以色列空军装备的 F-15E 出口型。用以色列自行研制的 SPS-2000 系统取代了原美国产的战术电子战系统，其它基本不变，发动机为后期型的 F100-PW-229。前后共计订购 25 架。
1997 年 9 月 12 日首飞，同年 11 月 6 日交付。目前已交付完毕。装备以空军 1 个中队。
具备强大对地攻击能力和大续航力的F-15I。无疑将使得以色列空军具备某种意义上的战略打击能力
日本根据许可证生产的 F-15C/D，计划生产 233 架。前 14 架在美国生产，其余由日本三菱重工制造。和 F-15C/D 相比，主要是换装了一些日本国产的航电设备。
共装备 7 个中队，仍是目前日本航空自卫队主力战斗机。
自卫队假想敌中队的 F-15DJ
F-15 系列的最新型号，韩国订购的 F-15E 出口型，已订购 40 架。和 F-15E 的主要区别是：改进航电设备，机身结构加强，改进座舱显示设备。
韩国空军 F-15K 1 号机，由于采用 F110-GE-129 发动机，所以尾喷管与美国空军的 E 型不同
基于 NASA 的主动推力矢量控制计划的无尾隐身方案。
F-15 的海军型方案。
模型爱好者制作的 F-15N 模型，更像是 F-15E 的海军型，与最初的概念相去甚远
沙特订购的 F-15E 简化型。发动机为 F100-PW-229，但航电设备水平降低，大量采用 F-15C/D 上的设备。雷达虽然是 APG-70，但取消了地面测绘能力，性能和 APG-63 相当。取消了部分电子对抗设备，降低了蓝盾吊舱的性能。
一系列改动使得该机的对地攻击能力大打折扣。
1992 年 9 月，11 日，美国批准沙特的采购计划。原订购 48 架，后将 24 架，F-15F 单座型订单改为 F-15S。1995 年 6 月，该机首飞 9 月12 日交付。目前已交付完毕。
沙特皇家空军装备的 F-15S 其实是缩水版的 F-15E
美国空军在 F-15B（实际上是TF-15A 1 号原型机）基础上改装的短距起飞/精确着陆技术验证机。采用三翼面布局（鸭翼是经过修改的 F/A-18 的平尾），换装数字式电传飞控系统，发动机为 F100-PW-220，但改用二元矢量喷口。该机主要用于验证飞机在短距起降和实用推力矢量控制（TVC）时，起飞、着陆以及空战机动的性能。
沙特订购的 F-15F/S 的最初编号。后分别改为现编号。
F-15C 基础上发展的制空型。主要是改进航电设备和系统，以作为 F-22 计划的一个低成本备份方案。1992 年该计划放弃。
NASA 改装的 F-15B，主动控制技术验证机，三翼面布局。由 F-15S/MTD 验证机直接改装而来，加装了功能强大的研究计算机，发动机推力加大，换装新研制的轴对称推力矢量喷口——这是它和 F-15S/MTD 在外观上最主要的区别。
F-15 ACTIVE 验证机，它和 F-15S/MTD 的主要差别就是尾喷口由二元矢量喷口改进为轴对称矢量喷口
F-15 专用侦察型方案。
由 F-15C 改进的防空压制型（野鼬鼠）方案，具备精确打击能力。
F-15E 的新加坡版本。
鹰的一生
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。
最早装备 F-15 的第 1 战术战斗机联队，只是原来的 F-15A/B 已被更先进的 F-15C/D 取代
换装新型战斗机的兴奋很快就被一系列故障造成的困扰和烦恼取代。在卢克基地换装的飞行员发现 F-15 出勤率很低，无法满足训练要求。部件故障，维护不便，特别是 F100 发动机存在严重的可靠性问题——“机库皇后”的绰号就是这时候得来的。没人预见到 F100 发动机会出现如此多的问题，因为 F-15 的使用环境也是以前的战斗机从未遇到的。美国空军低估了飞机一个起落中发动机的循环次数，也没有想到这种高性能战斗机在进行空战机动时发动机油门变化有多频繁和剧烈。由于这些因素导致发动机关键部件如一级涡轮叶片严重疲劳老化，因此导致故障频繁发生。这类问题很快通过调整结构设计得到解决。但 F100 又出现了另一个更加严重的问题——低压压气机停转失速。这是由于高空开加力点火瞬间，在外涵道一个压力脉冲逆流向前传递造成的。为此 F100 发动机经过改进，延长了外涵道气流和核心机气流的混合段，基本解决了问题。但由于发动机的原因，F-15 大批停飞，交付推迟，造成严重后果。在 1978~1979 年间，出厂的 F-15 一度没有安装发动机，直到 F100 恢复生产才重新安装。