80 年代初 F-15C/D 开始交付美国空军，首先装备了荷兰苏斯特堡的第 32TFS，替换了 F-15A/B。随后是冲绳嘉手纳空军基地的第 18TFW（这也是“鹰”首次部署在亚太地区），冰岛凯夫拉维克的第 57FIS，以及阿拉斯加空军司令部的第二个中队——第 54TFS。除第 49 联队外，F-15C/D 取代了先前“鹰”部队的 F-15A/B。共有 408 架 F-15C 和 61 架 F-15D 交付美国空军。随着时间的推移，国民警卫队的 F-15A/B 也逐渐被 F-15C/D 取代。F-15C 总产量 408 架，现役 334 架，损失 52 架，退役一架，出售 20 架，封存 1 架。
Armstrong
F-15D
F-15D 是 F-15C 的双座型。麦道共为美国空军制造了 61 架 F-15D，以色列 8 架、日本 12 架（F-15DJ），沙特 16 架。F-15D 作战能力与 F-15C 一样，但没有安装 ALQ-135 ECM 系统。
首架 F-15D（78-0056）于 1979 年 6 月 19 日首飞。
出口的 F-15D 没有安装电子战告警设备（EWWS）或战术电子战系统（TEWS）。
F-15 多阶段改进项目
多阶段改进项目（MSIP）是麦道和美国空军佐治亚华纳·罗宾斯后勤中心的联合项目。MSIP 项目负责将 F-15 的改进逐步引入生产线，并对早期飞机进行的相同的升级。
MSIP II 是 F-15C/D 的升级项目，属于 MSIP 的一部分。MSIP II 的主要工作是为 F-15C/D 安装 APG-70 雷达，增加 AIM-120 AMRAAM 的发射能力。电子战告警设备（EWWS）被改进为更先进的战术电子战系统（TEWS），包括 ALQ-135 电子对抗装置和升级型 ALR-56C 雷达告警接收机，和改进型 ALQ-128。并安装了过载告警系统，防止飞行员在战斗机动中超过 9g 的限制。
“寻求对话”项目是 MSIP II 的一部分，旨在降低在敌方干扰下 F-15 UHF 无线电漏洞，为此引入了扩频技术以及零控天线。另一个是联合战术信息分发系统（JTIDS），旨在为司令部、控制中心和各部队间提供高容量、可靠的抗干扰信息分布系统。MSIP II 的另一个内容是为 F-15 增加全球定位系统（GPS）。座舱内安装了新的多功能显示器武器控制面板。安装了新的操纵杆和油门杆把手。