F-15E Strike Eagle: Máy bay tấn công mặt đất đa chức năng 2 chỗ ngồi của Không quân Mỹ được phát triển trên cơ sở chiến đấu cơ F-15 với hàng loạt cải tiến. Có khả năng mang vũ khí hạt nhân. Được sản xuất từ năm 1985-2001. F-15I “Ra’am” (Thần sấm): Là phiên bản F-15E sản xuất cho Israel với các hệ thống điện tử hàng không của Israel, trang bị radar AN/APG-70I. Có 25 chiếc được sản xuất. F-15K “Slam Eagle”: Là phiên bản F-15E sản xuất cho Hàn Quốc với các hệ thống điện tử hàng không của Hàn Quốc, trang bị radar AN/APG-63(V)1. Có 60 chiếc được sản xuất. F-15S: Là phiên bản F-15E sản xuất cho Ả Rập Saudi, trang bị radar AN/APG-70. Có 67 chiếc được sản xuất. Chuẩn bị nâng cấp thành phiên bản F-15SA. F-15SA: Là phiên bản F-15E sản xuất cho Ả Rập Saudi, trang bị radar AN/APG-63(V)3 và một số hệ thống điện tử hàng không mới. Ả Rập Saudi đặt mua 84 chiếc và nâng cấp phiên bản F-15S thành chuẩn F-15SA. F-15SG: Là phiên bản F-15E sản xuất cho Singapore, định danh trước là F-15T, nhưng đổi lại thành F-15SG. Là phiên bản đầu tiên được trang bị radar AN/APG-63(V)3 và một số hệ thống điện tử hàng không mới. Có 32 chiếc được sản xuất và Singapore có thể đặt mua thêm. F-15SE “Silent Eagle”: F-15SE Silent Eagle là một phiên bản đề xuất với các tính năng chiến đấu của máy bay thế hệ thứ 5, chẳng hạn như vũ khí được đặt trong thân và dùng vật liệu hấp thụ sóng radar.F-15SE Silent Eagle có khoang vũ khí hòa nhập khí động (Conformal Weapon Bay/ CWB) để giữ vũ khí trong thân thay vì thùng nhiên liệu hòa nhập khí động, cánh đuôi đứng nghiêng ra phía ngoài 15 độ để giảm mặt cắt radar; phần lớn diện tích của CWB là để chứa các loại vũ khí, một số ít được sử dụng để chứa nhiên liệu. F-15SE được tối ưu hóa cho các nhiệm vụ không chiến.Chiếc F-15E sản xuất đầu tiên (c/n 86-0183), đã được sửa đổi để trở thành F-15SE Silent Eagle. F-15SE bay lần đầu tiên vào tháng 7 năm 2010 với một khoang vũ khí hòa nhập khí động bên trái và phóng thành công 1 tên lửa AIM-120 AMRAAM từ CWB vào tháng 7 năm 2010. Khách hàng tiềm năng là Ả Rập Saudi, Israel, Nhật Bản và Hàn Quốc; Tuy nhiên Ả rập Saudi chọn phiên bản nâng cấp F-15SA, trong khi Israel, Nhật Bản và Hàn Quốc đã chọn F-35 Lightning II. F-15A-6 Streak Eagle (c/n 72-0119): Là phiên bản thử nghiệm tính năng của dòng chiến đấu cơ F-15 . Một chiếc F-15A không sơn, tháo hết các hệ thống điện tử nhằm biểu diễn khả năng tăng tốc của máy bay. Chiếc máy bay này đã lập các kỷ lục thời gian leo cao, 3.000m trong 27.27 giây, 6.000m trong 39.33 giây, 9.000m trong 48.86 giây, 12.000m trong 59.38 giây, 15.000m trong 1 phút 17.02 giây, 20.000m trong 2 phút 2.94 giây, 25.000m trong 2 phút 41.025 giây từ ngày 26 tháng 1 đến 1 tháng 2 năm 1975. F-15A-17 (c/n 76-0086 và c/n 77-0084): 2 chiếc F-15A được nâng cấp để thử nghiệm mang vũ khí chống vệ tinh là tên lửa Ling-Temco-Vought ASM-135. Vào ngày 21 tháng 1 năm 1985, đại tá Ralph B.Filburn điều khiển chiếc F-15A-17 (c/n 76-0086) lần đầu tiên phóng thành công một tên lửa ASM-135 vào quỹ đạo.Vào ngày 13 tháng 9 năm 1985, đại tá Wilbert D. Person điều khiển chiếc F-15A-17 (c/n77-0084) tiêu diệt thành công một vệ tinh Solwind P78-1 ở độ cao 555km với tốc độ của tên lửa khi tiêu diệt mục tiêu là 24.400km/h. Chiếc F-15A-17 (c/n 77-0084) đã bay ngóc ở góc 65 độ với tốc độ Mach 1.22 và phóng ASM-135 ở độ cao 11.6km khi máy bay ở tốc độ Mach 0.94. F-15 STOL/MTD (Short Takeoff and Landing/Maneuver Technology Demonstrator - Cất và Hạ cánh quãng ngắn/ Biểu diễn công nghệ Cơ động) (c/n 71-0290): Chiếc F-15B đầu tiên đã được chuyển đổi thành phiên bản thử nghiệm cất cánh và hạ cánh ngắn, biểu diễn công nghệ cơ động. Trong những năm cuối thập niên 1980, chiếc F-15B này được lắp cánh mũi cùng với vòi phụt chỉnh hướng vector hình vuông. F-15 ACTIVE (Advanced Control Technology for Integrated Vehicles/ Công nghệ điều khiển tiên tiến tích hợp cho máy bay) (c/n 71-0290): Chiếc F-15B đầu tiên sau khi đã được chuyển đổi thành phiên bản STOL/MTD đã chuyển cho NASA tiếp tục cải tiến thành ACTIVE với vòi phụt chỉnh hướng vector mới. F-15 ACTIVE có thể thự hiện động tác Pugachev’s Cobra nổi tiếng của Su-27. F-15 IFCS (Intelligent Flight Control System/ Hệ thống điều khiển bay thông minh) (c/n 71-0290): Chiếc F-15 ACTIVE sau đó đã được chuyển đổi thành một máy bay thử nghiệm hệ thống điều khiển bay thông minh. Chiếc F-15B (c/n 71-0290) là chiếc F-15 lâu đời nhất vẫn còn bay đến khi về hưu vào tháng 1 năm 2009. F-15B Aeronautics Research Test Bed (Máy bay nghiên cứu hàng không) (c/n 74-0141): Một chiếc F-15B được chuyển đổi thành một phòng thí nghiệm bay của NASA.
F-15E Strike Eagle: Máy bay tấn công mặt đất đa chức năng 2 chỗ ngồi của Không quân Mỹ được phát triển trên cơ sở chiến đấu cơ F-15 với hàng loạt cải tiến. Có khả năng mang vũ khí hạt nhân. Được sản xuất từ năm 1985-2001.
F-15I “Ra’am” (Thần sấm): Là phiên bản F-15E sản xuất cho Israel với các hệ thống điện tử hàng không của Israel, trang bị radar AN/APG-70I. Có 25 chiếc được sản xuất.
F-15K “Slam Eagle”: Là phiên bản F-15E sản xuất cho Hàn Quốc với các hệ thống điện tử hàng không của Hàn Quốc, trang bị radar AN/APG-63(V)1. Có 60 chiếc được sản xuất.
F-15S: Là phiên bản F-15E sản xuất cho Ả Rập Saudi, trang bị radar AN/APG-70. Có 67 chiếc được sản xuất. Chuẩn bị nâng cấp thành phiên bản F-15SA.
F-15SA: Là phiên bản F-15E sản xuất cho Ả Rập Saudi, trang bị radar AN/APG-63(V)3 và một số hệ thống điện tử hàng không mới. Ả Rập Saudi đặt mua 84 chiếc và nâng cấp phiên bản F-15S thành chuẩn F-15SA.
F-15SG: Là phiên bản F-15E sản xuất cho Singapore, định danh trước là F-15T, nhưng đổi lại thành F-15SG. Là phiên bản đầu tiên được trang bị radar AN/APG-63(V)3 và một số hệ thống điện tử hàng không mới. Có 32 chiếc được sản xuất và Singapore có thể đặt mua thêm.
F-15SE “Silent Eagle”: F-15SE Silent Eagle là một phiên bản đề xuất với các tính năng chiến đấu của máy bay thế hệ thứ 5, chẳng hạn như vũ khí được đặt trong thân và dùng vật liệu hấp thụ sóng radar.
F-15SE Silent Eagle có khoang vũ khí hòa nhập khí động (Conformal Weapon Bay/ CWB) để giữ vũ khí trong thân thay vì thùng nhiên liệu hòa nhập khí động, cánh đuôi đứng nghiêng ra phía ngoài 15 độ để giảm mặt cắt radar; phần lớn diện tích của CWB là để chứa các loại vũ khí, một số ít được sử dụng để chứa nhiên liệu. F-15SE được tối ưu hóa cho các nhiệm vụ không chiến.
Chiếc F-15E sản xuất đầu tiên (c/n 86-0183), đã được sửa đổi để trở thành F-15SE Silent Eagle. F-15SE bay lần đầu tiên vào tháng 7 năm 2010 với một khoang vũ khí hòa nhập khí động bên trái và phóng thành công 1 tên lửa AIM-120 AMRAAM từ CWB vào tháng 7 năm 2010. Khách hàng tiềm năng là Ả Rập Saudi, Israel, Nhật Bản và Hàn Quốc; Tuy nhiên Ả rập Saudi chọn phiên bản nâng cấp F-15SA, trong khi Israel, Nhật Bản và Hàn Quốc đã chọn F-35 Lightning II.
F-15A-6 Streak Eagle (c/n 72-0119): Là phiên bản thử nghiệm tính năng của dòng chiến đấu cơ F-15 . Một chiếc F-15A không sơn, tháo hết các hệ thống điện tử nhằm biểu diễn khả năng tăng tốc của máy bay. Chiếc máy bay này đã lập các kỷ lục thời gian leo cao, 3.000m trong 27.27 giây, 6.000m trong 39.33 giây, 9.000m trong 48.86 giây, 12.000m trong 59.38 giây, 15.000m trong 1 phút 17.02 giây, 20.000m trong 2 phút 2.94 giây, 25.000m trong 2 phút 41.025 giây từ ngày 26 tháng 1 đến 1 tháng 2 năm 1975.
F-15A-17 (c/n 76-0086 và c/n 77-0084): 2 chiếc F-15A được nâng cấp để thử nghiệm mang vũ khí chống vệ tinh là tên lửa Ling-Temco-Vought ASM-135. Vào ngày 21 tháng 1 năm 1985, đại tá Ralph B.Filburn điều khiển chiếc F-15A-17 (c/n 76-0086) lần đầu tiên phóng thành công một tên lửa ASM-135 vào quỹ đạo.
Vào ngày 13 tháng 9 năm 1985, đại tá Wilbert D. Person điều khiển chiếc F-15A-17 (c/n77-0084) tiêu diệt thành công một vệ tinh Solwind P78-1 ở độ cao 555km với tốc độ của tên lửa khi tiêu diệt mục tiêu là 24.400km/h. Chiếc F-15A-17 (c/n 77-0084) đã bay ngóc ở góc 65 độ với tốc độ Mach 1.22 và phóng ASM-135 ở độ cao 11.6km khi máy bay ở tốc độ Mach 0.94.
F-15 STOL/MTD (Short Takeoff and Landing/Maneuver Technology Demonstrator - Cất và Hạ cánh quãng ngắn/ Biểu diễn công nghệ Cơ động) (c/n 71-0290): Chiếc F-15B đầu tiên đã được chuyển đổi thành phiên bản thử nghiệm cất cánh và hạ cánh ngắn, biểu diễn công nghệ cơ động. Trong những năm cuối thập niên 1980, chiếc F-15B này được lắp cánh mũi cùng với vòi phụt chỉnh hướng vector hình vuông.
F-15 ACTIVE (Advanced Control Technology for Integrated Vehicles/ Công nghệ điều khiển tiên tiến tích hợp cho máy bay) (c/n 71-0290): Chiếc F-15B đầu tiên sau khi đã được chuyển đổi thành phiên bản STOL/MTD đã chuyển cho NASA tiếp tục cải tiến thành ACTIVE với vòi phụt chỉnh hướng vector mới. F-15 ACTIVE có thể thự hiện động tác Pugachev’s Cobra nổi tiếng của Su-27.
F-15 IFCS (Intelligent Flight Control System/ Hệ thống điều khiển bay thông minh) (c/n 71-0290): Chiếc F-15 ACTIVE sau đó đã được chuyển đổi thành một máy bay thử nghiệm hệ thống điều khiển bay thông minh. Chiếc F-15B (c/n 71-0290) là chiếc F-15 lâu đời nhất vẫn còn bay đến khi về hưu vào tháng 1 năm 2009.
F-15B Aeronautics Research Test Bed (Máy bay nghiên cứu hàng không) (c/n 74-0141): Một chiếc F-15B được chuyển đổi thành một phòng thí nghiệm bay của NASA.