23 grudnia 1969 roku do realizacji został wybrany projekt firmy McDonnell Aircraft Company.
Pierwszy lot prototypu odbył się 27 lipca 1972 roku, zaś 7 lipca 1973 roku oblatany został dwumiejscowy, szkolno-bojowy TF-15A. Produkcję seryjną rozpoczęto 1 marca 1973 roku, zaś pierwsze seryjne egzemplarze przekazano do jednostek 4 listopada 1974. Była to pierwsza wersja F-15A/B (oznaczenie F-15B zastąpiło używane wcześniej TF-15A). Projektantom F-15 przyświecało zupełnie odmienne podejście, niż projektantom jego następcy F-22. F-15 został zaprojektowany tak, aby łączył w sobie wysokie osiągi z możliwie niskimi kosztami produkcji. W samolocie zastosowano między innymi łatwiejsze w produkcji skrzydło o zmiennym nachyleniu przekroju podłużnego, które charakteryzowało się nieco gorszymi osiągami, niż skrzydło z klapami na krawędzi natarcia, ale było tańsze w produkcji. Samolot okazał się niezwykle udany i był ogromnym zaskoczeniem dla konstruktorów radzieckich. Paweł Suchoj wątpił, czy uda się ZSRR stworzyć samolot o porównywalnych osiągach. Pierwszy prototyp radzieckiego T-10 ustępował mu na tyle, że zaniechano jego produkcji i gruntownie przebudowano, tworząc dzisiejszy Su-27. Mimo to samolot miał również słabe strony.