在外观上两者最大的不同之处就是 F-15C 可在机身两侧安装燃油和传感器战术包（FAST pack），现在称为保形油箱（CFT）。油箱与机身两侧气动外形融为一体，阻力较小，对飞机性能的不利影响也小。拆除 FAST 包后，F-15C 几乎与 A 型没有区别，两者仅能通过序列号来辨识。实际上 F-15C 也很少安装 FAST 包。
每个 FAST 包可装载 3,214 升燃油，还可安装侦察照相机、红外传感器、雷达告警接收机、干扰机、激光指示器、微光夜视仪等设备，当然要挤占一些燃油的容积。1974 年 7 月 27 日 FAST 包首次在 F-15B 上进行了测试，15 分钟内就可安装或拆卸 FAST 包。
FAST 包下方安装有双联纵列挂架，F-15C/D 在安装 FAST 包之后还可在机身两侧挂载 4 枚“麻雀”或者 AMRAAM，或者 1,996 千克的空地导弹或炸弹。
两个 FAST 包的燃油总容量略低于 3 个外挂副油箱，但安装 FAST 包的飞机可以飞得更快，FAST 包加上 3 个副油箱使 F-15C 的最大转场航程达到了 5,552 千米。
Armstrong
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F-15C 从生产之初就去掉了发动机尾喷管的“火鸡羽毛”整流片，大大简化的维护工作，服役中的 F-15A/B 也同时在外场拆除了“火鸡羽毛”。
F-15C 内部增加了机翼前后缘油箱，机身中段增加内部油箱，内油总容量增加到 7,836 升（不包括 FAST 包容量）。增加的燃油使 F-15C 的正常起飞重量增加到 30,844 千克，为此加强了轮胎、机轮和刹车。
F-15C 最大的改进在与电子设备，其 AN/APG-63 雷达增加了可编程信号处理器（PSP），就是一台特别用途的高速计算机。雷达可通过软件来切换雷达模式，而不是以前的硬跳线方式，这可实现雷达模式的迅速切换，提供最大的作战灵活性。PSP 的引入使 APG-63 具备了升级合成孔径测绘模式的能力，在以前雷达测绘需要在任务结束后将数据拷贝到地面大型高速计算机进行事后运算，当时机载计算机的运算速度无法进行实时雷达测绘。合成孔径波束锐化测绘技术可向飞行员提供前方 160 千米远处地面目标的雷达视图。
F-15C 可挂载 18 枚集束炸弹或 MK82，可在超音速状态下投放。
早期 F-15C 安装普惠 F100-PW-100 发动机，后来换装可靠性更好但推力稍微下降的 F100-PW-220（最大加力推力从 10,809 千克降低到 10,637 千克），该型发动机在 F-15A 71-0287 上进行了试飞。-220 发动机引入了单晶涡轮叶片，先进多区加力燃烧室，加大进气量的风扇以及发动机数字控制系统。1985 年 11 月新发动机投产，1986 年春服役。F-15 飞行员第一次可以信心满满地将油门杆从军推一下子推到最大加力，然后 4 秒后发动机达到最大推力状态，整个过程中无需担心发动机失速。
