研制 1966 年4月,美国空军指定麦克唐纳·道格拉斯、北美·洛克韦尔和费尔柴尔德·共和三家公司参与F-X 计划竞争。 在 F-X 计划进行期间,NASA作为技术发展研究的先行者,也在进行相关战斗机构型研究。研究工作主要在兰利研究中心进行。当时一共提出了 4 个方案,包括:LFAX-4(可变翼方案),LFAX-8(LFAX-4 的固定翼方案),LFAX-9(双发上单翼方案)和 LFAX-10(和苏联米格-25外形相似的方案)。1967 年,兰利中心发布了它们的研究成果,即LFAX-8。

F-X计划中NASA提出的4种战斗机气动布局方案 1968年,美国国防部正式要求 NASA 参与 F-15 发展计划。促使国防部做出这个决定的关键人物是约翰·佛斯特博士,当时他正担任国防部研究工程局总监。佛斯特认为,首先 NASA 提出的飞机方案使得F-15 采用的先进技术更加具体化,同时可以作为厂家方案的技术上限;其次 NASA 及其解决问题的专业意见,有助于最大限度的减小 F-15 发展过程中的风险和问题。 此后,NASA 的 4 个方案被进一步深入研究。合作期间,各厂商设计团队相继访问 NASA,针对其各个构型的优点、缺点以及技术成熟程度进行不断改进。最终,LFAX-4 方案被格鲁门公司采用,成为海军 F-14“雄猫”战斗机的基础。而 LFAX-8 方案,则给麦·道公司设计团队留下了深刻印象,他们的设计方案选择了以 LFAX-8 为基础。 事实上,这个方案已经具有后来 F-15 的部分特征了。这些特征包括:缩短动力组件长度以减轻重量;发动机安装位置前移以便平衡;采用水平调节斜板的发动机进气道,以便在大迎角下获得良好的进气性能;平尾安装在远远向后伸出的尾撑上,以获得更好的安定性和控制能力;发动机间距和整流罩经过优化设计,以减小亚音速巡航阻力。 不过,麦.道设计团队也对该方案进行了修改。由于空军更加强调高亚音速机动性,麦.道的方案中机翼采用了前缘锥形扭转设计。而为了安装大型雷达天线(NASA 的方案中机头整流罩太小),麦.道综合考虑之后决定采用大型机头整流罩——尽管 NASA 为此警告说,这种整流罩会增大飞机超音速阻力。 1968年9月30日,经过长期争论之后,空军终于发布详细的 F-X 方案需求(RFP)。RFP 指出新型战斗机应该具有低翼载、高推重比,在 M0.9 速度附近具有良好的机动性能;装备脉冲多普勒雷达,具有下视下射能力;足够的转场航程,可以无需空中加油自行部署到欧洲基地;最大马赫数要求达到 M2.5(不过,这一条要求只在理论上达到过:由于代价高昂以及复杂性,F-X/F-15 在挂弹后最大 M 数被限制在 M1.78);单座构型;最大空战起飞重量要求不超过 18,144 公斤;以及其它一些和疲劳寿命、维护性、可视性、自启动能力等相关的要求。 1968年10月24日空军将 F-X 定名为 ZF-15A。 1968年12 月30日,空军 F-15 系统计划办公室(SPO)已经收到麦克唐纳·道格拉斯、北美·洛克韦尔和费尔柴尔德·共和三家公司的投标方案,标价均为 1,540 万美元。

F-15战斗机这三种方案并没有显著不同,只是北美和费尔柴尔德的方案均采用单垂尾设计。其中后者得到来自长岛的国会议员的大力支持——因为该方案如果中标将在长岛生产。经过详尽的评估之后,1969 年 12 月 23 日,美国空军系统司令部(AFSC)宣布麦克唐纳.道格拉斯所提出的设计方案在 F-15 计划竞争中获胜,成为该计划主承包商。 1970 年1 月1 日,F-15 发展合同(合同号 F33657-70-C-0300)正式生效,麦.道开始进入全尺寸研制阶段。初始合同要求生产 20 架飞机用于工程发展,其中包括 10 架试验型 F-15A(生产序列号 71-0280/0289)和 2 架 TF-15A(后改称 F-15B)双座教练型(71-0290/0291),还有 8 架全尺寸发展型 FSD 飞机,全部是 F-15A(72-0113/0120)。由于麦.道曾经研制过“鬼怪”战斗机,F-15 早期研制工作于其中获益良多。乔治·格拉夫被任命为设计小组负责人,负责工程研制工作。项目经理唐·马文则负责处理组织工作的实际问题,并确保项目进度。 1971 年4 月8日,F-15 评审工作最终完成。1972年6 月26日,第一架原型机 YF-15A(71-0280,代号 F-1)出厂。整个项目进展速度快得令人吃惊。当然,这一切很大程度上要归功于早期的大量预研工作。 1972 年7 月27日,麦·道首席试飞员欧文·L·保罗斯驾驶 YF-15 F-1 号机从爱德华兹空军基地起飞,开始这只“雏鹰”的首次飞行。此次飞行持续时间50分钟,最大飞行高度3,658 米,最大空速250节。此后,9架单座原型机(F-2/10)和 2 架双座原型机(TF-1/2)相继试飞。自此 F-15 长达30 余年的辉煌历史拉开了序幕。