AN/APG-63 雷达
而在此之前，波音在 2000 年 12 月向美国空军交付了 3 架装备 APG-63(V)2 主动相控阵（AESA）雷达的 F-15C，从而使该机成为第一种装备 AESA 雷达的现役飞机。该雷达的控制和显示和 APG-63(V)1 几乎完全相同，但扫描方式由机械扫描改为电子扫描，可以提供更大空间内的多目标扫描跟踪能力。
APG-63(V)2 主动相控阵雷达
机载 AN/ASN-109 惯性导航系统（INS）可以在全球任何位置为 F-15 提供导航。它可以和 AN/ASN-108 姿态/方向参考系统一起综合提供飞机的实时位置、俯仰/滚转、姿态、航向、加速度和速度等相关信息。电子战系统可以同时提供威胁告警以及对选定的威胁实施电子对抗。拖曳式诱饵则是作为传统雷达干扰手段的补充，用于对付现代雷达制导导弹——该诱饵可以模拟敌方雷达信号，诱使制导头锁定自己而非飞机。
武器系统
F-15 可以使用多种对空武器。自动化的武器系统加上平显、HOTAS，使得飞行员可以高效率地进行空战，而无需将精力浪费在繁杂的武器操纵程序上。如果飞行员更改了当前的武器选择，平显上的武器发射指引也将随之自动改变。
根据最初的设计，F-15 可以携带三种对空武器系统：AIM-7F/M“麻雀”半主动雷达制导中距导弹，AIM-9L/M“响尾蛇”红外制导格斗导弹，M61A1“火神”加特林航炮。随着 AIM-120 先进中距空空导弹投产服役，F-15 也可以使用这种先进的主动雷达制导导弹。今后随着 AIM-9X 格斗导弹定型投产，我们还将在 F-15 的挂架上见到它的身影。
M61A1 航炮
这是在美国第三代战斗机上得到广泛使用的一种航炮，F-15 所有改型上均有装备。安装位置在右翼根整流罩内，备弹 940 发（A~D 型）/500 发（E）。航炮射速有两种，4,000 发/分和 6,000 发/分，飞行员可以自行设置。航炮主要用于距离 600 米以内的空战，弥补格斗导弹的发射死区。
AIM-9L/M
AIM-9 导弹系列诞生于 50 年代中期，发展到 L/M 已经是第三代。尽管气动外形仍和早期 AIM-9 相似，但性能却不可同日而语。早期 AIM-9 只能跟踪发动机尾喷口的红外信号，要求飞行员将机头指向敌机尾部才能发射，并且发射时过载也有严格限制。而 L/M 型则可以实施“全向”攻击——当然，实际上还做不到“全向”发射，在目标机头左右各 15 度范围内仍然是发射死区，但已经远远优于它的前辈了。并且其制导头可以随动于雷达，雷达锁定目标的同时，导弹的制导头也已经锁定目标了。
需要说明的是，AIM-9L 原来是海军的项目，后来空军为了减小风险，缩减开支而决定与海军联合研制，从而放弃了自己的 AIM-82 项目。
AIM-9M 及其在 F-15 上的挂载方式
AIM-9X
尽管 AIM-9L/M 性能良好，但和俄国的 P-73 导弹相比，仍然有一定差距。这是世界头号空军大国所不能接受的。当年和英国分工合作，美国研制中距导弹 AIM-120，英国研制近距导弹 AIM-132。现在 AIM-120 已经服役，AIM-132 却遥遥无期。为了赶上甚至超过 P-73，美国人决定继续改进 AIM-9 系列，生产一种全新的格斗导弹应急，这就是 AIM-9X。实际性能美国人尚未公布，但从 AIM-9X 的宣传录像上看，其发射后转向 180 度攻击的能力给人以极大的震撼。超过 P-73 也许并不只是一句口号。
力求赶超 R-73 的 AIM-9X
AIM-7
AIM-7 系列同样诞生于 50 年代中，采用半主动雷达制导，用于超视距攻击。越南战争中，由于客观条件限制（政治因素、敌我识别问题、气候适应性等），AIM-7 系列导弹并未发挥多大作用。但超视距作战的序幕已经拉开，作为未来主力制空战斗机的 F-15 选择了第三代“麻雀”即 AIM-7F 作为超视距主战武器，配合 APG-63 雷达，争取“先敌攻击”的优势。后来 AIM-7F 内部电路进行了改进，型号改为 AIM-7M，F-15 随之换装。
AIM-7M 半主动雷达制导导弹
AIM-120
AIM-120 源自“先进中距空空导弹”（AMRAAM）计划，定型后改称 AIM-120。这是一种全新概念的中距导弹，由于采用主动雷达制导，使得 AIM-120 的载机不必象制导 AIM-7 那样始终保持跟踪目标，而是在导弹进入自导段以后就可以脱离规避，从而大大减小了载机的风险。在和挂载半主动雷达制导导弹的对手进行超视距对抗时，挂载 AIM-120 的 F-15 将具有明显优势。
在 F-15I 翼下并排挂载的 AIM-120 和“怪蛇”IV 导弹
改进改型
F-15 从 1974 年 11 月开始装备美国空军，服役至今近 30 年，发展了众多改型。其中有些装备部队成为主力机型，有些则是昙花一现，甚至没有脱离制图板就夭折了。下面我们来看看这个庞大的“鹰”的家族。
F-15A
单座制空战斗型。装备 F100-PW-100 发动机和 AN/APG-63 雷达。1972 年 7 月 27 日首飞。平安度过试飞、评估期之后，于 1974 年 11 月交付使用。到停产时为止，F-15A 共计生产 385 架，装备美国空军 366 架（机尾号从“73-”到“77-”），出口以色列 42 架（其中 24 架原属美国空军）。
1982 年 1 月，驻兰利空军基地的第 48 战斗截击机中队开始换装 F-15A，淘汰陈旧过时的 F-106“三角标枪”，成为第一个换装 F-15 的防空中队。
90 年代中期以后，F-15A 开始从一线部队退役，转给空中国民警卫队（ANG）。有 6 个州的 ANG 装备有 F-15A，包括：俄勒冈州、密苏里州、乔治亚州、路易斯安那州、夏威夷州和马萨诸塞州。包括 F-15B 在内，两型机共装备了 7
个空军联队和 6 个 ANG 中队，以色列空军也装备了 1 个空军中队。