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。三种方案并没有显着不同，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。
设计
视界
为了提供良好的视界，整体式风挡，座椅位置也安排得较高，飞行员几乎 1/3 个身子露在机身外，使得飞行员具有上半球 360 度环视视界，正前方下视角达到 15°，相当出色。
机身
F-15 机身为全金属半硬壳式结构，分为三段。前段包括机头雷达罩、座舱和电子设备舱，主要结构材料为铝合金。中段与机翼相连，前三个框为铝合金结构，后三个为钛合金结构。后段为发动机舱，全钛合金结构。
进气道外侧有凸出的整流罩，从机翼根部前缘向前延伸，大迎角下可以产生涡流，推迟机翼失速和提高尾翼效率，相当于边条翼，但由于整流罩前缘半径较大，具有较大吸力，气流不易分离，其效果不如边条翼好。整流罩结构经过机翼向后延伸，形成尾部支撑桁架(尾撑)结构，除了提供尾翼安装空间外，大迎角下还能产生一定的低头力矩，改善飞机的大迎角性能。
