中段与机翼相连，部分采用钛合金件承受大载荷，约占此段重量的%，前三个框为铝合金结构，后三个为钛合金结构。
后段为钛合金结构发动机舱，锯齿形前缘的平尾为全动平尾，面积大，可满足高速飞行和机动需要。
f-15机翼设计采用切尖三角翼翼形，可以改善机翼结构、增大机内容积，同时可以使飞机在跨音速区的阻力增加变得更加平缓，飞机跨音速时焦点移动量也较小，减小了配平阻力。
为了改善飞机亚音速性能并考虑重量、制造工艺和系统复杂性方面，f-15采用了无前后缘机动襟翼和前缘固定锥形扭转设计，前缘后掠45度，机翼相对厚度为6%/3%（翼根/翼尖），而没有采用当时已经得到普遍应用的前缘机动襟翼。
f-15机翼采用高达3的展弦比，配合为5的根梢比，有利于推迟翼尖分离，明显减小了机翼诱导阻力。
而较大的展弦比提高了机翼升力线斜率，改善了机翼升力特性。
同时展弦比增大，超音速零升阻力系数也增大，增大了跨/超音速的波阻。
这个缺点，则利用强大的发动机推力和其它方面的设计来弥补。
翼面积平方米，下反角1°，安装角0°。机翼上仅有后缘高升力襟翼和副翼共4个操纵面。
f-15机翼结构为多梁抗扭盒型破损安全结构，前梁为铝合金，后三梁为钛合金。内侧整体油箱的下蒙皮采用钛合金壁板，其余为铝合金机加工整体壁板。
机翼前后缘、襟翼、副翼均为全铝蜂窝夹层结构。机翼的破损安全结构，配合承力蒙皮，只要有一根翼梁仍然完好，就可以支持飞机继续飞行，大大提高了飞机的生存能力。
f-15垂直安定面和平尾均为硼纤维复合材料、钛合金抗扭盒和全厚度铝夹芯和硼-环氧复合材料面板构成的蜂窝壁板蒙皮，夹层结构。两者的抗扭盒为钛合金结构，前后缘为全铝蜂窝结构。