具对地攻击和空中优势能力，称为双重任务战斗机。

　　该机在外形上与F-15D基本相同，机身结构加强，重新设计了发动机舱，座舱以及部分结构，使航程增加了33%。

　　重点改进航电设备，包括换装APG-70雷达，加装蓝盾吊舱，以保证目标发现与识别以及改进武器发**度，原来的二余度模拟CAS改进为具有自动地形跟随能力的数字式三余度电传飞控系统和先进的电子座舱显示系统[，改用环形激光陀螺惯导系统等。

　　武器挂架增加了1倍，除原挂架外，在每个保形油箱边还有6个挂架，后期型发动机升级为F100-PW-229。

　　F-15F为沙特准备的F-15E单座方案，换装新型发动机、雷达和座舱显示器设备。沙特原准备在48架F-15S双座型基础上订购24架F-15F，后全部改为F-15S。F-15F最终未能投产。

　　F-15SA，F-15SA配装AN/APG-633有源相控阵雷达、先进的数字式电子战和雷达告警套件、最新的座舱显示系统，并能携带“虎眼”红外搜索与跟踪系统。

　　由于该型机在机翼下增设了2个外侧挂点，为补偿由此带来的作战飞行稳定性降低，波音公司为该型机采用了基于模型的电传飞控系统。该系统同时还降低了整机重量，提高了飞控系统的可靠性，还可提高飞机出动率。

　　F-15S/MTD，美国空军在F-15B的基础上改装的短距起飞/精确着陆技术验证机。

　　它采用三翼面布局，换装数字电传飞控系统。发动机为F100-PW-220，但改用二元矢量喷口。

　　F-15XX，在F-15C基础上发展的制空型。重点改进了航电设备和系统，以作为F-22计划的一个低成本备份方案。

　　NF-15B，NASA改装的F-15B，作为主动控制技术的验证机，采用三翼面布局。它由F-15S/MTD验证机直接改装而来，换装了新研制的轴对称推力矢量喷口——这是它和F-15S/MTD在外观上的最大区别。

　　RF-15，F-15专用侦察型方案，后因黑鸟侦察机实验成功，侦察卫星相继发射而不被采用，只生产一架验证机。

　　F-15/PDF，由F-15C改进的防空压制型方案，具备精确打击能力。

　　F-15SG，F-15E的新加坡版本，配备了主动相控阵雷达、头盔显示系统、高精度瞄准吊舱等先进设备。

　　F-15SE，具备部分隐身性能的F-15战斗机的最新改进型。

　　服役动态，1981年7月9日，叙利亚声称一架米格-25PD用两枚R-40击落了一架F-15，残骸落入地中海。

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