F15K是在F15E基礎上的改良升級版，改進了航電裝置，加強了機體結構，航程也增加了三分之一。繼承F15系列優良的空戰效能的同時，全天候對地攻擊能力也得到很多提升。

F15K上裝備著雷神公司的APG-63(V)2/3有源相控陣雷達，作為世界上第一部在戰鬥機上執勤的AESA雷達，約有3600個接收和發射單元，排列在一個接近正方形的天線框架上。

F-15K裝備的也是洛.馬為下一代戰機開發的“虎眼”/AN/AAQ-13感測器系統，具備世界上最先進的導航、地形跟隨、目標瞄準和紅外搜尋和跟蹤(IRST)能力，飛行員能夠在晝夜和惡劣天候條件下執行飛行任務。該感測器系統主要包括前視紅外導航吊艙和一套遠端IRST系統。IRST系統的搜尋範圍與雷達相近，主要搜尋導彈在飛行過程中蒙皮所產生的熱量，用於彌補雷達探測小型目標的不足.

另外，機上還增加了ALQ-135M型內部電子干擾裝置。南韓空軍還選擇了“魚叉”和“斯拉姆”導彈，AGM-88B“哈姆”反輻射導彈也被列入了採購清單。F-15K還將掛載AGM-130、AGM-142C/D、AGM-154等精確制導武器。