APG-63 具有多种对空工作模式，可以根据不同的搜索方式或选择的交战模式来选择不同的脉冲重复频率(PRF)：远程搜索，使用中/高 PRF，根据飞行员选择的搜索距离(18.5~296 公里)确定 PRF，以期获得较好的迎头和尾追搜索效果;速度搜索，使用高 PRF，专用于迎头高速接近的目标;近距搜索，使用中 PRF，用于格斗时为响尾蛇导弹和航炮提供数据，具有 16、32、64 公里三种探测范围，可以跟踪多个目标。作为以上三种模式的备份，APG-63 还有一种非 PD 模式，使用低 PRF，只能提供上视能力——因为非PD模式无法过滤地面杂波。
此外，APG-63 还有多种提供特殊功能的模式，包括：信标模式，用于向空中飞机的敌我识别系统(IFF)发射询问信号;手动跟踪模式，作为自动跟踪模式的备份;被动模式，用于监测外部雷达辐射信号，同时自身只发送微弱脉冲，以尽可能减小自我暴露的可能性;地图测绘模式。
1973 年，APG-63 雷达投入使用。1979 年，该雷达装备了可编程信号处理器(PSP)，这是 PSP 首次在机载雷达上应用。这使得系统通过软件编程就可以适应新的战术、使用模式以及武器系统，而无需进行大规模硬件改进。1986 年，APG-63 停产，共生产大约 1,000 台，装备所有 F-15A/B 型和早期 F-15C/D 型。但是 APG-63 并不完善。其平均维修间隔时间(MTBM)不到 15 小时。对该系统的航线可更换件(LRU)的技术支持日益困难。原因之一是很多部件采购困难，而采用新技术部件则往往要求重新设计系统而被迫放弃。另一方面，持续恶化的可靠性影响了飞机的部署。如果航空站没有二级维修能力，就无法对雷达故障提供技术支援。此外，由于设计时的局限，APG-63 事实上没有多余的处理能力和存储能力来升级软件，应付日益增大的威胁。为此，从 F-15C/D 后期型开始换装 APG-70 雷达。
APG-63(V)1 则是针对 APG-63 缺点所做的重大改型，在可靠性和可维护性方面有了明显提高，以满足用户要求。作为美国空军雷达换装计划的一部分，APG-63(V)1 将取代 APG-63 装备 F-15C/D，以保证美国空军雷达方面的优势。(V)1 系统更换了发射机、接收机、数据处理器、低压电源和信号数据转换器。在系统能力增强的同时，可靠性提高了近 10 倍，MTBM 达到 120 小时。
武器
F-15可以使用多种对空武器。自动化的武器系统加上平显和HOTAS使飞行员可以高效率的进行空战，而无需将精力浪费在繁杂的武器操纵程序上。如果飞行员更改当前的武器选择，平显上的武器发射指引也将随之自动改变。
根据最初的设计，F-15可以携带3种对空武器系统——M61A1“火神”机炮、AIM-9L/M“响尾蛇”红外制导格斗导弹和AIM-7F/M“麻雀”半主动雷达制导中距空空导弹等。
M61A1航炮
M61A1是在美国第三代战斗机上广泛使用的一种航炮，F-15所有改型上均有装备，主要用于距离600米以内的空战，弥补格斗导弹的发射死区。其安装位置在右翼根整流罩内，备弹940发(A~D)/500发(E)。航炮射速有4000发/分和6000发/分两种，飞行员可以自行设置。
AIM-9L导弹
AIM-9L 是美国吸取越南战争的教训，于70年代初期开始研制的具有全向攻击能力的第三代“响尾蛇”空对空导弹，曾被誉为“超级响尾蛇”。该弹的外形与AIM-9B相似，舱段布局与AZM-相同，而弹翼和陀螺舵则与AIM-9H一样。它与AIM-9B外形的最大区别是，弹头较尖、前舵面由三角形改为双三角形。其导引头采用氩制冷的锑化钢探测器，探测灵敏度较高，导弹能从前半球攻击目标，攻击角大于90度。AIM-9L 的弹长为2.87米，弹径为0.137米， 翼展0.63米，发射重量约为86千克，射程增大至18.5千米。最大速度增至M数2.5。
AIM-7系列导弹
“麻雀”ⅠAIM-7A分为3个舱段，弹头为引信/战斗部舱，弹体中部为制导控制舱，弹体中后部为固体火箭发动机舱，3个舱段用螺钉连接。由于采用雷达波束制导，其制导控制舱内装的是陀螺仪、加速度计、天线和接收机、计算装置、伺服机构、电瓶和高压能源。导弹发射后1s，由陀螺仪和加速度计组成的自动驾驶仪控制飞行，导弹进入机载雷达AN/APG-51B的制导波束后，自动驾驶仪与伺服机构断开，天线和接收机接收制导波束信号，计算装置据此计算出导弹相对于制导波束等强信号区的偏移量，通过伺服机构使全动式弹翼偏转，使导弹返回等强信号区，制导波束随动于机载光学瞄准具视线，从而引导导弹飞行所瞄准攻击的空中目标，制导飞行时间20s。
