Tất cả các phiên bản F-15 đều được trang bị 1 khẩu pháo nòng xoay 20 mm M61 Vulcan với 940 viên đạn ở gốc cánh phải.

Ở các phiên bản F-15A/B/C/D có 11 giá treo với tải trọng là 7.300 kg và chỉ mang các loại vũ khí dùng để không chiến bao gồm:

- Tên lửa không đối không: 4 x AIM-9 Sidewinder; 4 x AIM-7 Sparrow; 8 x AIM-120 AMRAAM.

- Thiết bị phụ: 3 x thùng nhiên liệu phụ 2.300 lít.

Phiên bản F-15E có 13 giá treo vũ khí với các giá treo trên thùng nhiên liệu hòa nhập khí động (Conformal Fuel Tank/ CFT), nâng tổng số giá treo lên 21 và có tải trọng vũ khí là 10.400 kg bao gồm:

- Tên lửa không đối không: 4 x AIM-9 Sidewinder; 4 x AIM-7 Sparrow; 8 x AIM-120 AMRAAM.

- Tên lửa không đối đất: 6 x AGM-65 Maverick; 2 x AGM-84H/K SLAM-ER (Standoff Land Attack Missile - Expanded Response); 2 x AGM-130; 3 x AGM-158 JASSM (Joint Air-to-Surface Standoff Missile).

- Tên lửa chống hạm: 2 x AGM-84 Harpoon.

- Bom dẫn đường: 2 x GBU-15; 3 x GBU-10 Paveway II; 8 x GBU-12 Paveway II; 3 x GBU-24 Paveway III; 4 x GBU-27 Paveway III; 3 x GBU-28 "Deep Throat"; 5 x GBU-31 JDAM (Joint Direct Attack Munition); 12 x GBU-38 JDAM; 12 x GBU-54 LaserJDAM; 20 x GBU-39 SDB (Small Diameter Bomb); 3 x AGM-154 JSOW.

- Bom không dẫn đường: 30 x Mark 82; 5 x Mark 84; 30 x CBU-87/103 CEM (Combine Effect Munition); 24 x CBU-89/104 Gator; 24 x CBU-97/105 SFW (Sensor Fuzed Weapon); 24 x CBU-107 PAW (Passive Attack Weapon).

- Bom hạt nhân: 5 x B61.

- Thiết bị phụ: 3 x thùng nhiên liệu phụ 2.300 lít.

- Thiết bị chỉ thị mục tiêu có vỏ bọc LITENING hoặc Lockheed Martin Sniper XR.

- Thiết bị tác chiến điện tử AN/ALQ-131.

- Hệ thống dẫn đường có vỏ bọc LANTIRN (Low Altitude Navigation and Targeting Infrared for Night).[7]