美国空军在发展第三代战斗机的时候，确定其高低搭配中的高端角色是麦道公司研发的F-15战斗机，这是一款空中优势重型战斗机，其设计完全围绕夺取空中优势，力求获得对苏联空军的绝对优势，没有考虑对地攻击的需要，号称“没有一磅重量用于对地攻击”。在当时，对地攻击的脏活儿除了有F-16之外，还有F-4E“鬼怪”和F-111“土豚”战斗轰炸机来执行。
不过，到了80年代，美国空军对战斗轰炸机的需求发生了改变，F-4E“鬼怪”很明显即将被大批取代后退役；而60年代服役的F-111战斗轰炸机，凭借变后掠翼设计和先进机载航电设备以低空高速突防著称，但随着技术的发展，低空高速突防的战术已经落后了，越来越多的战斗机具备下视下射能力，更不要提高性能防空雷达和预警机了；同时，F-111战斗轰炸机体型笨重，基本没什么自卫能力，难以进入高威胁空域独自执行任务，必须依靠其他战斗机的护航。
为此，在新的提升型战术战斗机计划中，麦道推出了F-15E“攻击鹰”战斗轰炸机，击败了通用动力的F-16XL，即便后来的改进证明F-16也可以改装成一款强大的战斗轰炸机。
虽然最初是一款纯制空战斗机，但庞大的机体和优秀的设计为F-15战斗机的转型提供了充足的潜力，经过机体强化，其能够搭载更重的对地攻击武器。与此同时，换装了推力更大的普惠F-100-220发动机，当然，也能够安装通用电气的F-110发动机，但即便如此，其推重比也比不上F-15C，毕竟这是一款战斗轰炸机。
F-15E换装了AN/APG-70雷达，重点增强了对地探测能力，同时可以携带低空夜间导航和瞄准系统；为了增加航程，F-15E安装了两具保形油箱，这是最早安装保形油箱的飞机之一，其航程超过了4400公里，虽然保形油箱无法在任务中抛弃，增加了阻力和重量，但良好的设计对于一架战斗轰炸机来说不算什么；尽管是一架战斗轰炸机，但F-15E保留了F-15C的全部空战能力，可以使用各类空战武器，包括初期型号的AIM-7“麻雀”和现在的AIM-120，其最大载弹量为11吨，可以使用大部分美国空军的对地攻击武器，包括制导炸弹和空地导弹。
1989年，F-15E在美军中形成作战能力，绰号“攻击鹰”，随后参加了海湾战争，F-15E当时是为数不多可以投掷激光制导炸弹的飞机，尤其是可以投掷重达2.3吨的GBU-28制导钻地炸弹来攻击伊拉克的加固目标；同时，凭借其大航程还经常在中空执行搜寻猎杀伊拉克“飞毛腿”导弹的任务，并在其可能出没的地区投掷“鳄鱼”地雷霰弹，不过，在海湾战争中，有两架F-15E受到地面火力攻击而损失。其后，F-15E参与了美军几乎所有的对外军事行动。
目前美军仍大量装备F-15E战斗轰炸机，并装备了其最新改进型F-15EX，预计其能在美军中服役到2030年甚至更久。除了美国空军之外，还有很多其他国家装备这F-15E的外销改进型号，诸如以色列的F-15I、沙特阿拉伯的F-15S、韩国的F-15K、新加坡的F-15SG等，在新技术的加持下，不具备隐身能力的F-15E系列战斗轰炸机，依然将在全世界的天空中作战很久。