Ｆ-４は爆弾を満載する戦闘爆撃機として、また空対空ミサイルを搭載する護衛戦闘機として使われたが、２つの相反する任務を上手く併せ持ったＦ−４の空戦性能にも限度があった。そして、何より新鋭機といわれながら、Ｆ-４は戦線へ投入された1965年当時、すでに原型初飛行から７年が経っていたのだ。

ベトナム戦争中、米空軍は次期戦闘機開発へ着手する。ここで空軍が目指すのは真の意味での戦闘機、つまり制空戦闘機であり、核爆弾を含めた爆弾を運ぶ能力は完全に除外された。その結果、選定されたのがマクダネルダグラス社が提出したプランであり、1972年７月、イーグルの原型は初飛行を行う。

十分な滑走路が保証された空軍は、離着陸時の高揚力をさほど必要としなかった。いっぽう、Ｆ-14トムキャットのようなコンピュータ化されたＶＧ(可変後退)翼が空戦中も最適の後退角を保つため可変翼機構分だけ重量増しというは、空軍の採用基準に当てはまらない。また、強力な火器管制装置ＡＰＧ-63を搭載しているが、Ｆ-15の場合は後席手を乗せない単座型だ。

その結果、Ｆ-14がもつ長射程ミサイル･フェニックスを複数の標的へ誘導する芸当はＦ-15にない反面、単座の設計が自動化の徹底へ大きく貢献している(Ｆ-15Ｂ、Ｆ-15Ｄといった一部の複座型は、教官同乗の訓練が主任務)。Ｆ-15の形状にはあまり曲線が見てとれない。これはマクダネルダグラスの社風とも言える。Ｆ-４の出現当初｢醜い｣と言われながら、それが世界の空にあふれると目は慣れるのだろう、今や誰もＦ-４を醜いと言わなくなった。

Ｆ-15の設計はドライだ。大迎角時の安全性向上を図る２枚の垂直尾翼も、じつに味気ない。強靱な降着装置が求められる海軍艦上機と比べ、Ｆ-15のそれはシンプルでか細く見える。そして、機首から突き出した風防がパイロット全周の視界の良さを示す。制空戦闘能力の徹底した追及が、こうした形状を生んだのだ。

エンジンはアフターバーナー点火時で10.6トンの推力を発揮するＦ-100ターボファンを双発配置し、代わって複合材が多用された機体は軽量化を徹底している。最近の制空戦闘機を評価する基準として推力重量比と呼ばれる数値があり、これは推力を離陸時重量で割ったものだ。Ｆ-15が1.25、Ｆ-14が0.76と言われ、この差はＦ-14の複座、ＶＧ翼機構による重量増し、搭載エンジン自体の非力が原因である。

完成間もない1975年、Ｆ-15は上昇高度と上昇時間の世界記録を更新した。当時流行のストリーキングをもじって｢ストリーク･イーグル｣と名づけられたこの作戦のため、ぜい肉ともいえる機体外部塗装まで落としたＦ-15が全力で高空へ駆け上がり、そこで証明された優秀な上昇性能は、後のＳＤＩ(戦略防衛構想)で注目を浴びるＡＳＡＴ(エイサット)衛星破壊ミサイル発射基地としての採用に結びつく。

Ｆ-15の空戦用兵装は、長射程空対空ミサイル･フェニックスこそ持たないが、胴体下部へ半埋め込み式スパロー４発(Ｆ-４で初めて採用された空気抵抗を減らすこのアイデアは、Ｆ-14やＦ-18でもこぞって採り入れられている)と翼下パイロンへサイドワインダー４発を装備する他、左主翼付根には20ミリ口径のＭ61バルカン砲を固定装備している。