Asalnya pesawat F-15 telah direka untuk berperanan sebagai sebuah pesawat penguasaan udara."[8] Bagaimanapun, kerangka asas membuktikan ia cukup serba boleh untuk dikeluarkan sebagai sebuah pesawat pejuang serangan yang cukup berkuasa. Walaupun direka sebagai pesawat serangan darat, F-15E masih mengekalkan keupayaan kuasa tempur udaranya yang mengerunkan, dan juga berupaya untuk mempertahankan diri dari serangan musuh.[9]

Pesawat prototaip F-15E diasaskan dari pengubahsuaian pesawat dua tempat duduk F-15B. Walaupun begitu, F-15E telah melalui perubahan ketara atas struktur kerangka dan mempunyai enjin yang lebih berkuasa. Kerusi belakang diperuntukan kepada Pegawai Sistem Senjata, yang mana akan mengendalikan sistem avionik udara ke darat. Beliau akan menggunakan pelbagai skrin yang akan memaparkan maklumat daripada radar, peperangan elektronik atau penderia infra merah, memerhatikan keadaan pesawat dan status senjata serta kemungkinan ancaman musuh, memilih sasaran, dan menggunakan ”peta bergerak” untuk navigasi. Dua kawalan tangan digunakan untuk memilih paparan baru dan mendapatkan maklumat lanjut tentang sasaran. Paparan-paparan ini boleh diubah dari satu skrin ke skrin yang lain dengan menekan paparan pilihan ”menu”. Tidak seperti pesawat dua tempat duduk sebelumnya (contohnya F-4 Phantom II dan F-14 Tomcat milik Tentera Laut A.S), yang mana kokpit "Pegawai Sistem Senjata" tidak dipasang sistem kawalan penerbangan, kokpit bagi PSS bagi pesawat F-15E telah dilengkapi dengan tuas kawalan dan pendikitnya sendiri. Oleh sebab itu PSS boleh mengambil alih dan menerbangkan pesawat sekiranya perlu, walaupun kedudukan kokpit ini mungkin menurunkan jarak penglihatan.[perlu rujukan]

Bagi meningkatan jarak operasi, pesawat F-15E dipasang dengan dua tangki bahan api conformal yang tergantung di bahagian fiuslaj, menghasilkan seretan yang lebih rendah berbanding dengan tangki bahan api konvensional yang kebiasaannya dipasang pada bahagian bawah sayap atau underbelly. Tangki ini boleh membawa sehingga 2,800 liter bahan api, dan menempatkan tiga tenggekan senjata dalam dua baris selari (iaitu berjumlah enam tenggekan senjata kesemuanya). Bagaimanapun, tidak seperti tangki bahan api konvensional, tangki-tangki ini tidak dapat ditanggalkan. Ini bermakna dengan meningkatan jarak operasi, penurunan keupayaan pesawat tidak dapat dielakkan disebabkan oleh penambahan daya seretan dan berat berbanding pesawat yang tidak memasang peralatan ini. Tangki-tangki seurpa boleh dipasang pada pesawat F-15C/D dan versi eksport, sepertimana Tentera Udara Israel yang memilih untuk mengunakan tangki ini pada pesawat versi pejuang F-15 sedia ada mereka serta pesawat F-15I (versi Strike Eagle). Kesemua pesawat F-15E milik Tentera Udara A.S biasanya dilengkapi dengan tangki jenis ini.

Sistem Peperangan Elektronik Taktikal (SPET) bagi pesawat F-15E menggabungkan semua countermeasures di dalam pesawat: penerima amaran radar, penyesak radar, radar, dan dispenser penyerak/suar dihubungkan dengan SPET untuk memberi perlindungan menyeluruh untuk mengelak daripada dikesan dan dijejak oleh musuh. Sistem ini termasuk pod ALQ-131 ECM luar yang dipasang pada pilon di tengah apabila keadaan memerlukan.

Sistem navigasi inersia menggunakan laser giroskop bagi memerhati secara berterusan kedudukan pesawat dan menyediakan maklumat kepada computer pusat d sistem-sistem lain, termasuk peta bergeral digital dalam kedua-dua kokpit.

Sistem radar APG-70 membenarkan krew udara untuk mengesan sasaran di darat dari jarak jauh. One feature of this system is that after a sweep of a target area, the crew freezes the air-to-ground map then bertukar semula ke mod udara-ke-udara bagi menghapuskan ancaman udara. Semasa senjata udara-ke-darat dilepaskan, juruterbang boleh mengesan, mengunci dan menyerang sasaran udara-ke-udara sementara Pegawai Sistem Senjata akan menandakan sasaran di darat.

Sistem Navigasi Altitud Rendah dan Penyasaran Infra Merah Waktu Malam (LANTIRN), yang dilekapkan di luar kokpit dan terletak dibawah salur masuk udara enjin, membenarkan pesawat untuk melakukan penerbangan di altitude rendah, di waktu malam dalam sebarang keadaan cuaca, untuk menyerang sasaran-sasaran di darat dengan pelbagai jenis persenjataan panduan tepat dan juga tanpa panduan. Sistem LANTIRN memberikan F-15E ketepatan luar biasa dalam melepaskan persenjataan pada waktu siang atau malam dan dalam keadaan cuaca buruk, and consists of two pods attached to the exterior of the aircraft. At night, the video picture from the LANTIRN can be projected on the HUD, producing an image identical to what the pilot would see during daytime.[perlu rujukan]

The navigation pod contains terrain-following radar which allows the pilot to safely fly at a very low altitude following cues displayed on a heads up display. This system also can be coupled to the aircraft's autopilot to provide "hands off" terrain-following capability. Additionally, the pod contains a forward looking infrared system which is projected on the pilot's HUD which is used during nighttime or low visibility operations. The AN/AAQ-13 Nav Pod is installed beneath the right engine intake.

Pod sasaran mengandungi sistem penjejak dan penanda laser yang akan menanda kedudukan musuh untuk dimusnahkan sejauh 10 mi (16 km). Setelah proses menjejaki dimulakan, maklumat sasaran disalurkan secara automatic kepada peluru berpandu udara ke permukaan panduan infra merah atau bom panduan laser. Pod sasaran dilekapkan dibawah salur masuk udara enjin di sebelah kiri; konfigurasi mungkin Pod Sasaran AN/AAQ-14 Target Pod, Pod Sasaran AN/AAQ-28 LITENING atau Pod AN/AAQ-33 Sniper.

Bagi misi udara-ke-darat, F-15E boleh membawa kebanyakan persenjataan dalam pegangan Tentera Udara Amerika Syarikat. Ia juga boleh dipasang dengan AIM-9 Sidewinder, AIM-7 Sparrow dan AIM-120 AMRAAM untuk mempertahankan diri. Sama seperti F-15C, Strike Eagle juga memiliki meriam 20 mm General Electric M61A1 terbina dalam yang sangat berkesan dalam menentang pesawat musuh dan sasaran “biasa” di darat.