随着卢克空军基地改装训练部队的增加，美国空军开始将它的第一批F-15分配到内利斯空军基地的第1战术战斗机联队下属中队担负战斗值班。该中队自1976年1月起开始换装F-15A/B。第一批F-15A交付的时候喷涂着浅蓝色的空优涂装。但这种涂装方案很快就放弃了。
德克萨斯州的天空也许是蓝色的，但西欧的天空却是浅灰色的，执行全球战略的美国空军不可能不考虑到这一点。之后所有的F-15全部换成了浅灰色的“罗盘幽灵”空优涂装。
1977年驻德国比特堡空军基地的第36战术战斗机联队换装F-15后开始具备初始作战能力。同年12月，第三个换装F-15的联队——驻新墨西哥州霍罗门空军基地的第49战术战斗机联队也开始担负战斗值班。
内利斯基地的第57战斗机武器联队是第4个换装F-15的联队，该联队主要担负高级训练、评估测试以及战术研究任务。为了对抗苏联在欧洲的威胁，继国内部队之后，驻荷兰索斯特堡基地的第32战术战斗机中队于1978年9月13日开始换装F-15A/B，该中队虽是美国空军部队，但受荷兰空军指挥执行北约赋予的作战任务。
12月佛罗里达州埃格林基地33战术战斗机联队也开始换装F-15。1979年9月，F-15C投产并首先装备第18战术战斗机联队。此后，F-15C/D逐步取代F-15A装备一线部队。
80年代中期，第21混合联队开始换装F-15A/B。该联队在1990年3月发生一起严重事故，一架F-15在空战演习时误射一枚AIM-9M实弹，击伤另一架F-15。
此事引起美国空军的严重关注。随后该联队队长H稴·斯托尔上校被解职。不过此事也证明了F-15顽强的战场生存力。现在第21联队已经换装F-15C/D，并正在组建一个F-15E中队。
最后装备：F-15A/B是战术空军司令部下属的4个战斗截击机中队，但它们却为北美防空司令部执行防空任务。随着大批F-16ABlock15进入战斗截击机中队服役，取代了F-15A的防空主力地位。1990年10月1日，第48中队撤编，此后美国本土再也没有一个装备F-15的一线防空中队。
1985年9月13日，第6512试验中队的一架F-15A从爱德华兹空军基地起飞，跃升到24384米高空，发射了一枚反卫星导弹，成功击毁美国1979年2月发射的P78-1号伽马频谱仪卫星。这是F-15反卫星计划第15次发射试验，也是第一次实弹发射。
原本计划在第48、318中队部署ASAT，两个中队已经接受了3~4架经过改装的F-15,但由于美苏签订了关于禁止在太空中试验武器的协议，该计划于1986年正式取消。
1987年8月1日，美国空军第一支F-15E训练部队，第461战术战斗机训练中队组建，隶属于卢克基地的第405战术训练联队。1988年7月，该中队具备初始作战能力。
1989年10月，第四战术战斗机联队下属第336战术战斗机中队在换装F-15E后开始具备有限的作战能力，1990年8月1日达到初始作战能力。此后又有三个联队相继装备F-15E。
