F-15І активно застосовувалися під час Другої інтифади та операції «Литий свинець». Основним їх завданням було здійснення точних авіаударів по об'єктах, які використовували бойовики. При цьому такі цілі, як правило, знаходилися в межах населених пунктів, що значно ускладнювало удари по них. Під час Другої ліванської війни в 2006 році F-15I здійснили 1400 вильотів, налітавши сумарно 2300 годин. Це більше, ніж зробив будь-який інший ізраїльський бойовий літак у цьому конфлікті. Основним заданням F-15I в ньому була безпосередня підтримка своїх військ і знищення цілей за їхнім запитом. Для таких завдань F-15I відмінно підходив, тому що мав бойове навантаження і тривалість польоту більшу, ніж будь-який інший літак ВПС Ізраїлю. Саме через ці якості на F-15I покладалися завдання по знищенню стратегічно важливих цілей противника. Наприклад, операція «Поза межами», проведена 6 вересня 2007 року, під час якої 10 F-15I під прикриттям F-16I знищили ціль на території Сирії, яку Ізраїль вважав споруджуваним ядерним реактором. Екіпажі F-15І також готуються до можливого здійснення ударів по іранських ядерних об'єктах.