F-15EX należy do rodziny F-15 Advanced Eagle, będącej dalszym rozwinięciem konstrukcji F-15E Strike Eagle. Pierwszą jej odmianą był F-15SA dla Arabii Saudyjskiej. W Advanced Eagle zintegrowano m.in. silniki General Electric F110-GE-129, cyfrowy system walki elektronicznej AN/ALQ-239 DEWS oraz przeprojektowano strukturę skrzydeł w celu zwiększenia trwałości konstrukcji.
Cyfrowy układ fly-by-wire zastąpił wcześniejszy hybrydowy system elektroniczno-mechaniczny. Pozwoliło to m.in. wyeliminować problemy aeroelastyczne powodujące drgania konstrukcji i ponownie wykorzystać dwa zewnętrzne węzły uzbrojenia pod skrzydłami, nieaktywne we wcześniejszych wersjach F-15.
W F-15QA wprowadzono kolejne modyfikacje struktury, zwiększając projektowaną trwałość do około 20 000 godzin lotu. Zastosowano komputer misji Advanced Display Core Processor II (ADCP II) i nowy kokpit wyposażony w wielkoformatowy ekran LAD o wymiarach około 10 × 19 cali, dostępny zarówno dla pilota, jak i operatora systemów uzbrojenia.