首先F-15E像其他对地攻击机一样增加后座武器操作官，而且武器操作官也能驾驶飞机，驾驶舱内用多功能显示屏替代F-15C的部分机械仪表。F-15E在外观上最显著的特征是包裹在进气道两侧的保型油箱，其航程相比F-15早期型号增加30%。保型油箱上增加的武器挂载点可以挂各种精确制导炸弹，还可以挂载各种功能不同的吊舱，比如大名鼎鼎的“蓝丁”吊舱，可提供低空导航与红外目标指示功能，由于F-15E载弹量巨大，还有个“炸弹卡车”的称号，总共有11个外挂点。
F-15E换装了推力更大的发动机，并对机体结构进行改进，弥补了因增加保型油箱损失的飞行性能。F-15E换装的APG-70平板缝隙天线雷达提供了更远的探测距离，具备合成孔径功能，可在对空对地两种模式下自由转换，后座武器操作官在发射空地弹药时，前舱的飞行员仍然能够探测、瞄准和打击空中目标。而且F-15E集成了战术电子战系统(TEWS)，把所有电子对抗措施如雷达警告接收机、电子干扰机、干扰弹发射器等等都集成在一起。
