F-15 的翼面积在当时而言，选择得相当大。这主要是为了降低翼载、提高大迎角机动性。因为正是翼载则决定了稳定盘旋中最大升力用于提供向心力的比例。当时选择翼载主要依据两个条件：速度 M0.9，高度 9,150 米，机动过载 5G（升力系数 0.7）时的发动机剩余推力（Ps）要求；速度 M2.2 高度 12,200 米，机动过载 1G（升力系数 0.04）时的 Ps 要求。
刚刚滑出、准备起飞的 F-15E。后缘襟翼已经放下。照片中，机翼厚度由翼根向翼尖逐渐减薄、机翼前缘扭转等特征清晰可见
机翼结构为多梁抗扭盒型破损安全结构，前梁为铝合金，后三梁为钛合金。内侧整体油箱的下蒙皮采用钛合金壁板，其余为铝合金机加工整体壁板。机翼前后缘、襟翼、副翼均为全铝蜂窝夹层结构。机翼的破损安全结构，配合承力蒙皮，只要有一根翼梁仍然完好，就可以支持飞机继续飞行，大大提高了飞机的生存能力。
全加力起飞的 F-15。由于选择翼载低，机翼升力系数较大，推重比高，使得该机具有良好的短距起降能力，为日后改装成短距起飞/精确着陆验证机奠定了基础
尾翼
麦.道的 F-15 早期方案也是单垂尾布局，但到后期设计时放弃了，改为大间距双垂尾布局。两个垂尾安装在后机身两侧的尾撑上，以消除相互之间的不利影响。由于在任何迎角、侧滑角条件下，都有一个垂尾出于相对“干净”的来流之中，从而提高了飞机的航向稳定性。
垂尾采用大展弦比、中等后掠角设计，前缘后掠角 37°，外倾 2°，高度较大，大迎角下可以明显改善飞机的航向稳定性，从而保证 F-15 可以有效的进行大迎角机动。但是这种大展弦比高垂尾在高速时受载扭转，效率将会大大降低。需要说明的是，F-15 早期垂尾采用小展弦比设计，在尾撑下面加装有腹鳍，以提高方向稳定性。后来经过风洞试验，增大了垂尾展弦比，面积加大 12%，取消腹鳍，形成我们今天所见的设计。这样的好处是在保证航向稳定性的同时，使亚音速巡航阻力减小了 5.5%。
大间距双垂尾保证了 F-15 高速和大迎角条件下的航向稳定性
F-15 的平尾为大后掠全动式低平尾设计，前缘后掠角 50°，具有前缘锯齿和翼尖斜切设计。低平尾布局主要是为了减小机翼下洗流的影响——F-4 由于采用高平尾设计，导致飞机大迎角飞行品质不好，很容易失速进入螺旋。因此美国空军对其后继机的大迎角飞行品质相当重视。锯齿和斜切则是为了解决平尾颤振问题，同时锯齿上产生的涡流还有助于提高平尾效率。平尾安装位置相当靠后，借助于尾撑结构，使之可以安装到发动机喷管附近，其尾臂长度达到 5.424 米，远远超过同代的其它飞机，如 F-16（4.41 米）、苏-27（4.64 米）。这显然是从 LFAX-8 方案继承来的（相对而言平尾位置有所前移），以获得较好的控制能力。从能量机动理论我们可以知道，即使机翼可以拉出足够的过载，如果飞机配平能力不足，那么同样无法实施大迎角高 G 机动。
加力状态的 F-15。从这个角度可以看到平尾和机翼平面之间的垂直距离。这使得平尾在大迎角可以避开机翼下洗流，保持良好的控制能力
F-15 垂直安定面和平尾都是全金属蜂窝夹层结构。两者的抗扭盒为钛合金结构，蒙皮则是全厚度铝夹芯和硼纤维层合板构成的蜂窝壁板，前后缘为全铝蜂窝结构。方向舵梁肋为碳纤维复合材料，蒙皮则由硼纤维层合板和铝夹芯构成。平尾和方向舵均可以左右互换。
进气道和发动机系统
F-15 的进气道设计要求是：大机动和高 M 数时性能良好；所有飞行状态下进气畸变小；重量轻。最初设计时有机翼短舱方案和两侧进气后机身并列方案。由于短舱方案较重，滚转惯性矩和发动机停车时的偏航力矩均较大，最终选择了两侧进气后机身并列方案。
进气道是可调外压式四波系超音速进气道，采用水平压缩斜板，除了具备基本的对气流进行预压缩功能外，在大迎角状态下还能改善进气状况，起到和腹部进气道类似的效果。由于二级压缩斜板超音速总压恢复较低，不能满足 M2.2 机动的要求，F-15 最终采用了三级斜板形式。
计算机生成的 F-15 翼身进气道气流轨迹图（上）和表面压力分布图
为了在超音速大迎角范围内保持理想的激波系统，F-15 考虑采用可变捕获面积进气口，后来发现这种设计还有减阻、改善进气道与发动机匹配等好处。当时提出了 4 种方案，最后选定的方案是：可变捕获面积，三级斜板（同时转动），随迎角和 M 数调节，引气系统位于喉道槽缝。为此，F-15 的进气道上罩（包括侧壁）被设计成可以转动的，形成 F-15 独有的特征。由于上罩转动对发动机和飞机性能均有影响，因此其调节规律需要考虑到所有相关因素的影响，以取得最佳的综合效果。
F-15 设计阶段曾研究过两种不同的进气道侧壁外形，以求减小溢流阻力和改善侧滑时进气道性能。一种是全侧壁方案，另一种则是内外侧壁切除量不同的方案。根据试验，切小的侧壁在飞机侧滑时明显改善了飞机总压恢复和畸变，而全侧壁则在超音速小迎角时总压恢复最高。由于 F-15 强调高速拦截能力，超音速性能是设计重点。因此最终还是采用了全侧壁方案，气流畸变问题用附面层吸除孔板来解决。
F-15 的四波系可变捕获面积超音速进气道风洞模型
为了配合进气道性能，F-15 前机身也作过修形。其原始设计在大迎角和侧滑时会导致前机身下部分分离气流进入进气道。为此，F-15 取消了前机身下部直线段，增大下部圆角，同时将机身最大宽度线由进气道中部上移到进气道上部，并减小机头下垂度。这种设计减轻了下部分离，改善了进气道总压恢复和畸变。
总之，这种四波系可调进气道大大减小了阻力，提高进气道总压恢复，对 F-15 的超音速性能助益犹大，但为此付出的重量和复杂性代价也不小。这也是空军高层和战斗机黑手党激烈斗争的结果之一——若不是强调 M2.5 的最大速度和超音速拦截能力，这种复杂的超音速进气道存在的意义也就不太大了。事实上后来的格斗战斗机 F-16，就是采用了简单的固定正激波进气道。