1975年6月，日本航空自衛隊（以下簡稱航自）首次考慮將美製F-15戰鬥機納入本國防禦體系，以替換表現不佳的F-104J和F-4EJ戰鬥機，在進行初步評估後，1975年12月，日本航自宣佈購買187架F-15，到1978年4月，三菱重工獲得了F-15C/D的生產許可，可以組裝生產日本版的F-15J戰鬥機和F-15DJ雙座型，不過鑑於眾所周知的原因，日本航自的F-15J將不會配置電子戰系統，發動機也被降低了一個等級，對地能力也將簡配，後來經過進一步的磋商，日本航自決定採購203架F-15J和20架F-15DJ，其中約一半將由日本本土企業生產和組裝。
日本航空自衛隊F-15J戰鬥機
1980年6月，美國空軍首飛了首架F-15J，在1981年下半年，日本航自開始正式接收F-15J/DJ戰鬥機，並且開始了自行組裝生產，最終F-15J共製造了165架，於1998年停產，F-15DJ一共製造48架，於1999年停產，兩個型號合計213架，後來有12架因各種事故墜毀，當下日本航自現役的F-15J/DJ共有201架，是除美國外最大的F-15戰鬥機機隊。
花俏的塗裝是F-15J特色之一
最初的F-15J戰鬥機由於被大量減配，雖然基於F-15C/D，但在航電配置上大量參考F-15A，採用的是H009低速單向數據總線，不支持主動制導彈藥的使用，其核心繫統也由日本本土企業授權生產的CP-105戰術計算機，APG-63機載火控雷達、AVQ-20光-電瞄準系統、OD-60垂直顯示器、ASN-109慣性導航系統組成，另外美國拒絕給F-15J配置電子戰系統，日本就自行研製了相關的電子戰設備，包括雷達告警/電子干擾系統、箔條/紅外干擾彈布撒器等，早期F-15J綜合性能水準上應該與美製F-15A相當。
日本航空自衛隊雙座版F-15DJ
不過儘管如此，但在日本航自裝備F-15J戰鬥機的那一刻，日本航自也一舉成為當時，甚至很長一段時間裡本地區最強大的空中力量沒有之一，F-15J雖然是一款簡配版的F-15C/D戰鬥機，但相比當時本地區的主要空軍力量，比如中國空軍來說，技術上整整先進一代，當時中國空軍裝備的最先進的戰鬥機就是殲-7Ⅱ和殲-8白天型，以及幾年後才出現的殲-8A根本不具備對抗F-15J的能力，這種情況一直持續到90年代蘇-27戰鬥機出現在中國空軍中為止，但事實上很長一段時間裡，蘇-27和蘇-30都只能說具備對抗F-15J的能力，而不是我們經常在媒體報道中想象的那種具備壓倒性的性能優勢，因為我們總是用F-15J最原始的版本去對比我們最新的戰鬥機，這一點我們必須要有準確的認識，因為日本航自也沒有閒著，從裝備F-15J的第二天開始，就想著怎麼對其進行升級，以保持技術優勢。
日本本土為F-15J開發的空空導彈和電子設備
蘇-27戰鬥機來到中國空軍的前幾年，美國麥道公司推出了一個針對F-15戰鬥機的MSIP計劃，即多階段改進計劃，目的是用最新的航空技術持續為眾多老舊的F-15戰鬥機進行升級改造，以維持這款戰鬥機的現代化作戰能力，這個升級項目被認為完全符合現代軍備系統升級的工程邏輯，但日本航自的F-15J被排除在外，主要原因有兩個，一是眾所周知，二是日本航自想自己幹，並且制定了自己的J-MSIP計劃。
早期型F-15J座艙（F-15A）
1985年，日本自己對F-15J進行了第一階段升級，用新的高速數據總線代替了原先的低速線，同時還替換了戰術計算機和加裝數字式武器控制系統，座艙也加裝了多功能顯示器，不過這個階段的F-15J仍然沒有集成主動雷達空空導彈，只是小規模採購了AIM-120主動雷達制導空空導彈用於戰術研究和自行研製自己的主動雷達制導空空導彈，因此鑑於沒有發射主動雷達空空制導導彈的能力，這個升級版本的F-15J在性能水準上，仍然與F-15A/B相差不大。
中期型F-15J座艙（F-15C/D）
到1997年，日本自研AAM-4/99式主動雷達制導空空導彈接近成功，隨即便開始著手為F-15J配備這款導彈，後來被稱為“F-15J現代化修改項”，主要是換裝功率更高的脈衝多普勒雷達和計算速度更高的計算機，以保證國產AAM-4導彈的使用，同時還為未來換裝相控陣雷達和可能的國產改進型AAM-4B空空導彈留下空間，該計劃於1997年正式實施，2003年首架改裝的F-15J“形態-1”型首飛後開始使用，這時F-15J的性能水準接近F-15C/D。
最新的F-15J座艙
而後F-15J又進行了“形態-2”的改造，增加了數據鏈系統和聯合作戰網絡系統，頭盔瞄準/顯示系統，集成了新的國產格鬥彈AAM-5，改造後的F-15J“形態-2”的超視距和近距格鬥能力又得到進一步的提升，此時這個型號的F-15J的“制空”能力實際上已經超過最新版的F-15C/D水準，在本地區仍然是最強大的第四代“制空”戰鬥機（可能的之一）。
F-15J下一步就是換裝相控陣雷達
而近年來，日本航自在購買了F-35後，仍然繼續著手對F-15J的升級，新的升級比較全面，包括集成對地和對海能力，增加有源相控陣雷達和換裝發動機，根據透露的細節，日本方面已經提出了採購103具“雷神”公司生產的APG-82主動電子掃描相控陣雷達，116臺波音公司生產的高級顯示任務系統電腦，以及101具英國BAE公司生產的ALQ-239數字電子戰系統，意圖將F-15J/DJ升級成「超級攔截機」，正式的升級工作將從2022年開始，為98架F-15J/DJ升級，屆時新的F-15J除機體壽命原因外，將達到F-15SE的性能水準，面對本地區目前的空中力量，屆時可能是最具優勢的第四代制空戰鬥機。
