Dù giành thành tích cao trong không chiến, tuy nhiên đa số thành tích của F-15 là trước những loại máy bay đời cũ, trừ những chiếc MiG-29 cùng là thế hệ 4. Chưa bao giờ F-15 giao chiến với đối thủ thiết kế của nó là Sukhoi Su-27 và Su-30 của Nga. Tuy nhiên, F-15 đã có một số cuộc tập trận với phiên bản Su-30MKI và Su-30K của không quân Ấn Độ.

Năm 2002, các chuyên gia tạp chí Mỹ Aviation Week&Space Technology là ông David A. Fulghum và Douglas Barrie đã nêu phân tích của mình rằng “Lần nào Su-30MK cũng đánh bại F-15C (Su-30MK Beats F-15C Every Time), trong đó viết rằng, trong các trận tập không chiến diễn ra trên bầu trời St Louis (một cơ sở bay thử nghiệm của công ty Boeing Mỹ), Su-30 đã giành ưu thế trước F-15 nhờ khả năng cơ động cao của mình.

Tại cuộc tập trận Cope India 2004, các tiêm kích Su-30MKI của Không quân Ấn Độ (IAF) đã thực hiện các trận đánh tập kiểm tra chống các tiêm kích F-15C của Không quân Mỹ (USAF). Kết quả đáng kinh ngạc là 9:1 nghiêng về phía các phi công Ấn Độ (cứ 9 chiếc F-15 bị bắn hạ thì mới diệt được 1 chiếc Su-30MKI). Một sĩ quan Không quân Mỹ cho biết: phi công Ấn Độ đã điều khiển chiếc Su-30MKI thực hiện thao tác cơ động “Rắn hổ mang Pugachev”, giảm tốc độ xuống bằng 0 trong khoảng thời gian vài giây khiến radar trên khoang chiến đấu cơ Mỹ bị mất dấu đối thủ, và đó là khoảng thời gian đủ để Su-30 tiêu diệt F-15.

Phía Mỹ giải thích rằng luật chơi hạn chế khả năng thắng của họ. Phía Ấn Độ khi tập trận đã lấy 18 chiếc máy bay (gồm 6 chiếc Su-30 MKI và 12 chiếc MiG-21 Bison) để đấu với 6 chiếc F-15C của Mỹ và phía Ấn Độ cũng yêu cầu Mỹ không được dùng radar AESA. Mỹ cũng không được mô phỏng bắn tên lửa ngoài tầm nhìn (BVR) (do yêu cầu của Ấn Độ không sử dụng tên lửa tầm xa AMRAAM) và người Ấn đã gửi các phi công giàu kinh nghiệm nhất của mình để chiến đấu chống lại người Mỹ trong khi phía Mỹ chọn một phi đội tiêu chuẩn có sự kết hợp giữa các phi công có kinh nghiệm và chưa có kinh nghiệm. Phi công Mỹ cũng cho rằng một loại máy bay khác của đối thủ cũng rất ghê gớm với F-15 là MiG-21 Bison, một phiên bản nâng cấp của MiG-21 sản xuất tại Nga, do loại máy bay này có độ bộc lộ radar thấp, vận tốc cao và rất linh hoạt[25]

Cuộc tập trận Cope India-2004 lần 2 có sự tham gia của máy bay Su-30K, phiên bản trang bị radar kiểu cũ N001 dành cho các thế hệ đầu tiên của Su-27/30. Lần này cả hai bên đều được mô phỏng bắn tên lửa ngoài tầm nhìn (BVR). Mặc dù Su-30K có thông số kỹ chiến thuật thua sút hẳn so với Su-30MKI, nhưng máy bay đã thể hiện khả năng tác chiến hiệu quả so với các máy bay Mỹ F-15C. Su-30 chiếm ưu thế đến 90% trong các trận cận chiến trên không là điều không gây sự bất ngờ lớn, do các tính năng khí động học của Su-30 hơn hẳn F-15. Tuy nhiên, Su-30K đã gây sự ngạc nhiên lớn khi chiếm ưu thế trong các trận không chiến tầm trung ngoài tầm nhìn (BVR). Phi công Ấn Độ, sử dụng tất cả những tính năng kỹ thuật của radar N001, đã dành chiến thắng trước F-15 khi quyết định phóng các tên lửa tầm trung trong chế độ dẫn đường tấn công nhiều mục tiêu cùng một lúc. Kết quả này khiến Mỹ phải đẩy nhanh việc chế tạo loại máy bay F-22 Raptor để thay thế F-15[26]

Trong cuộc tập trận Cope India 2005, bản tin Inside Air Force của Không quân Mỹ sau đó đã nêu những số liệu gây kinh ngạc: các máy bay Su-30MKI, MiG-27, MiG-29 và thậm chí cả MiG-21 (bản cải tiến Bison) của không quân Ấn Độ đã thắng lợi với tỷ số cao trước các loại máy bay chủ lực của Không quân Mỹ là F-15C/D Eagle. Trong đó, Su-30MKI đã giành thắng lợi trong đa số các cuộc giao chiến với cả F-16 và F-15 của Không quân Mỹ. Washington ProFile đã gọi thành công của các máy bay Nga là “điều hoàn toàn bất ngờ” đối với các phi công Mỹ.

Theo chuyên gia Simha, sự yếu kém của các phi công Mỹ trong tập trận cũng là do các chiến thuật đã cũ kỹ của họ, vốn được sử dụng trong các cuộc không chiến từ thời Chiến tranh Lạnh[25].

Sau cuộc tập trận không quân Red Flag 2008 tại Mỹ, tạp chí hàng không uy tín của Anh Flight đã tổ chức cho các độc giả website của mình bầu chọn loại máy bay tiêm kích tốt nhất thế giới từ một danh sách 3 ứng cử viên hàng đầu là Su-30MKI, F-15 và F-22 Raptor. Kết quả là Su-30MKI đã được bầu chọn là loại máy bay tiêm kích tốt nhất thế giới khi giành được 59% số phiếu bầu; so với 37% của F-22 và 4% của F-15.

Tháng 4-2012, trong đợt huấn luyện chiến đấu của không quân đa quốc gia tại Malaysia, Su-30MKM đã giành thắng lợi liên tiếp khi đối đầu với các máy bay khác tham gia huấn luyện không chiến. Trong một tình huống luyện tập, Su-30MKI phải đấu với F-15C của không quân Mỹ cất cánh từ căn cứ Okinawa của Nhật Bản lên đánh chặn. hai loại máy bay tiến hành không chiến và Su-30MKI đã bắn hạ mục tiêu F-15C. Chỉ huy trưởng của liên đội không quân số 18 của Mỹ đã thán phục Su-30MKI vì đã thể hiện tính năng cơ động và khả năng tác chiến tuyệt vời so với các loại máy bay đồng hạng.