F-15A và F-15B Baz đã nhanh chóng được đưa vào các trận chiến, bắn hạ 5 máy bay MiG-21 của Syria trên bầu trời Lebanon vào ngày 27 tháng 6 năm 1979. Nhiều máy bay của Syria bị bắn hạ bởi F-15A và F-15B trong tháng 9 cùng năm. Sau đó, vào ngày 13 tháng 2 năm 1981, máy bay F-15 Baz đã bắn hạ chiếc máy bay được cho là bay nhanh hơn và không chiến gần như ngang ngửa với F-15 là máy bay đánh chặn Mig-25 Foxbat của Syria.

Trong Chiến dịch Opera - cuộc đột kích táo bạo của Không quân Israel vào lò phản ứng hạt nhân của Iraq, 8 chiếc F-16 Netz làm nhiệm vụ ném bom, được hộ tống bởi 6 chiếc F-15 Baz. Đây là một chiến dịch nguy hiểm nhưng là một thành công lớn với Không quân Israel.

Các phi đội F-15 Baz sau đó đã bắn hạ hàng tá máy bay Mig của Syria trong cuộc chiến tranh Lebanon năm 1982. Tổng số đã có 86 máy bay Syria bị bắn hạ bởi F-15 Baz và bên phía Israel không mất một chiếc F-15 Baz nào.

F-15C Baz và F-15D Baz đang tiếp nhiên liệu từ máy bay KC-707.

Vào ngày 1 tháng 10 năm 1985, 6 chiếc F-15D và 2 chiếc F-15C bay hơn 1.931 km từ các căn cứ của Israel trên biển Địa Trung Hải để thực hiện nhiệm vụ rất phức tạp và nguy hiểm là tấn công trụ sở của PLO nằm trên bờ biển của Tunis, Tunisia. Đợt không kích này nằm trong chiến dịch Wooden Leg, nhằm trả đũa cho cái chết của 3 người Israel vô tội trên du thuyền của Síp khi PLO tuyên bố họ là gián điệp của Israel. Vào thời điểm đó, đây là cuộc không kích có tầm bay dài nhất của Không quân Israel.

F-15C/D được dùng vì phiên bản này mang được thêm 990 kg nhiên liệu bên trong so với F-15A/B. Nó cũng đã được thực hiện bởi khả năng tiếp nhiên liệu trên không mới của Israel. Với 2 máy bay KC-707, được sử dụng như máy bay tiếp nhiên liệu và chỉ huy trên không cho nhiệm vụ này. Các máy bay KC-707 được mua vào năm 1983 và ý tưởng để cung cấp cho F-15 Baz một số khả năng tấn công chính xác.Đến năm 1985, phi công và kỹ thuật viên đã được đào tạo và các thiết bị đã sẵn sàng cho nhiệm vụ này. Tuy nhiên, đào tạo cho một cái gì đó và thực hiện nó trong thực tế là hai việc hoàn toàn khác nhau.

Để cho nhiệm vụ thành công, các chuyến bay không được để phát hiện bởi các nước Bắc Phi, cũng như radar của Syria và thậm chí cả Mỹ. Kết quả là, hành trình bay xa hơn bay thẳng đến mục tiêu. Một tàu khu trục của Israel với một máy bay trực thăng trực sẵn ở Malta để ứng cứu nếu phi công phải nhảy dù xuống biển. Ngoài 8 chiếc F-15 tấn công chính còn có 2 chiếc F-15 dự phòng, chúng bay cùng đội hình đến điểm tiếp nhiên liệu đầu tiên trước khi quay trở lại.

Đây là một phương án dự phòng khi nhóm tấn công chính gặp trục trặc về kỹ thuật. Mặc dù chỉ dùng để chiếm ưu thế trên không, nhưng thực tế là F-15 vẫn chứng minh khả năng của mình với vai trò tấn công mặt đất trong chiến đấu.

Những chiếc F-15A/B/C/D thực sự được chế tạo với một khả năng tấn công mặt đất rất thô sơ dựa trên các loại bom lượn thông thường như Mk82, Mk83 và Mk84. Khả năng này chưa bao giờ được thực hiện bởi bất kỳ quốc gia nào sử dụng F-15 trừ Israel. Tuy nhiên, các loại bom thông thường này không cung cấp đủ độ chính xác để thực hiện một chiến dịch như Wooden Leg.

Với mục tiêu này trong tâm trí, 6 chiếc F-15D được sử dụng trong cuộc tấn công được trang bị các thiết bị dùng để lắp và điều khiển 1 cặp bom dẫn đường bằng quang điện tử GBU-15. Viên phi công ngồi sau sẽ điều khiển bom bay đến mục tiêu nhờ một thiết bị liên kết dữ liệu có vỏ bọc gắn ở giá treo trung tâm. GBU-15 có tầm bay khoảng 39 km khi ném từ độ cao là 12 km, nhưng trong thực tế, chúng thường được ném từ độ cao 7,6 km, với tầm bay khoảng 24 km.

Trong nhóm 8 chiếc tấn công chính, có 6 chiếc F-15D mang bom điều khiển GBU-15 và 2 chiếc khác là F-15C mang 6 quả bom Mk82 lắp ở giá treo trung tâm, chúng là máy bay cuối cùng bay trên mục tiêu. Ngoài các loại vũ khí không-đối-đất, nhóm F-15 Baz này còn được trang bị tên lửa không-đối-không AIM-7 Sparrow và pháo 20mm M61 Vulcan, đề phòng trong trường hợp mối đe dọa trên không được thực hiện.

Các máy bay được tháo hết các dấu hiệu nhận biết trước khi làm nhiệm vụ này, giúp cho nó tiếp cận mục tiêu mà không bị nhận dạng. Khi 3 chiếc F-15D đầu tiên tiếp cận bờ biển, họ đã ném bom GBU-15 và tiêu diệt được mục tiêu với kết quả hoàn hảo.

Nhóm 3 chiếc F-15D thứ hai ném GBU-15 ngay sau đó. Sau khi 6 chiếc F-15D thoát ly khỏi mục tiêu, chiếc dẫn đầu bay vào trở lại cùng với 2 chiếc F-15C cuối cùng khi 2 chiếc này vào ném đợt bom cuối nhằm chụp ảnh về những thiệt hại cho việc đánh giá sau đó. Hầu hết các quả bom đều trúng mục tiêu dự định của họ, phá hủy hoàn toàn trụ sở của PLO. Đối với Israel, chiến dịch này là một thành công lớn, phá hủy các mục tiêu trọng yếu và giết chết một số lượng lớn thành viên của PLO.

Israel tuyên bố khoảng 60 thành viên PLO đã thiệt mạng, trong khi những nguồn tin khác tuyên bố tỷ lệ tử vong là hàng trăm người. Chiến dịch này khiến quốc tế lên án kịch liệt, thậm chí từ Mỹ.[4]

F-15D-Baz số hiệu Markia Schakim - 957 thuộc Trung đoàn không quân 106 Spearhead được trưng bày tại Ostrava, Cộng hòa Séc. Các ký hiệu tròn đỏ trước buồng lái chính là thành tích bắn hạ máy bay. Chiếc 957 đã bắn hạ được 2 chiếc Mig-21 và 03 chiếc Mig-23 trong các trận không chiến với khối Ả Rập.