Egy németországi amerikai katonai bázison született amerikai apa és egy német banktisztviselőnő gyermekeként. Kétéves volt, amikor a család visszaköltözött New Jersey-be, ahol apja hegesztőként, majd gyári munkásként dolgozott. Szülei 1972-ben elváltak, a család addigra még négy gyermekkel gyarapodott.
Bruce fiatalkorában rettenetesen dadogott, már sikeres színészként vallotta be, hogy három percbe is beletelt, mire egy mondatot befejezett. Az iskolai drámacsoportban fedezte fel, hogy a színpadon, valaki más bőrébe bújva beszédproblémája megmagyarázhatatlan módon eltűnik.
A zenével később sem hagyott fel, több albuma is megjelent.
A színjátszás nem hagyta nyugodni, beiratkozott egy színiiskolába, de egy évvel később inkább New Yorkba költözött. Kezdetben egy bárban dolgozott pultosként, majd egyre nagyobb sikereket aratott a Broadway színpadain és a tévében. 1980-ban állt először kamera elé Az első halálos bűn című alkotásban, amelynek főszereplői Frank Sinatra és Faye Dunaway voltak, az ő neve akkor még nem szerepelt a közreműködők listáján. A nézők milliói akkor ismerték meg, amikor háromezer jelentkező közül őt választották ki A simlis és a szende című tévésorozat egyik főszerepére. Willis remek humorával és rokonszenves lazaságával egy csapásra meghódította a (főként női) nézőket. Alakításáért 1987-ben Golden Globe-díjat és Emmy-díjat zsebelt be, ráadásul egy busásan jövedelmező reklámszerződést is kapott.
A sorozat utolsó részét 1989-ben sugározták, Willis csillaga ekkor már a film egén is fényesen ragyogott. Első főszerepét 1987-ben kapta a Nem látni és megszeretni című vígjátékban, Kim Basinger oldalán,
A műfajt akkoriban a „kemény fiúk”, Arnold Schwarzenegger és Sylvester Stallone uralták, ő pedig egy hétköznapi, kiégett zsarut alakított, aki véletlenül keveredik a legveszélyesebb helyzetekbe, de valahogy mindig kivágja magát, és egyedül győzi le a gonoszokat. Az akciójeleneteket sajátos humorral fűszerezte, borostája és szakadt atlétatrikója védjegyévé vált. A kasszasiker filmből sorozat lett, s bár Willis többször is megesküdött, hogy soha többé nem bújik az időközben nyomozóvá előlépett McClane bőrébe, 2013-ban már a széria ötödik darabja került a mozikba, a jórészt Budapesten forgatott Drágább, mint az életed.
A színész ezután igen változó színvonalú ajánlatokat vállalt el. Az emlékezetesek közé tartozik a Nicsak, ki beszél! (1989) című vígjáték, amelyben a babának kölcsönözte a hangját (a magyar szinkronban ezt Mikó István tette meg), 1994-ben Quentin Tarantino kultikus Ponyvaregényében kapott szerepet, 1995-ben pedig a Terry Gilliam rendezte 12 majomban. Két évvel később Luc Bessonnal dolgozott együtt Az ötödik elem forgatásán, 1998-ban az Armageddon című katasztrófafilmben szögezte székhez a mozirajongókat.
Azért szapulták is rendesen, a legrosszabb színésznek járó Arany Málna-díjra háromszor jelölték, és 1998-ban „győzött” is, méghozzá egyszerre három filmmel (Armageddon, A kód neve: Merkúr és Szükségállapot).
A 2000-es években is serényen dolgozott, két tucatnál is több filmet forgatott. Szerepei közül a 2005-ben készült, fekete-fehér Sin City és a 2006-os 16 utca emelkedett ki, ugyanebben az évben a Megetetett társadalom című alkotásban is szerepelt, amely az amerikai álmot görbe tükörben mutatta be. Beugrott a Jóbarátok című tévés szitkom-sorozatba is, amelyért 2000-ben átvehette második Emmy-díját.
Öniróniáját tükrözi, hogy 2010-ben igent mondott Sylvester Stallone felkérésére, és szerepelt A feláldozhatók című filmben, amelyben az akcióhősvilág korosodó színe-java vonult fel. Ott volt a második részben is, de a harmadikat már nem vállalta. A retróérzést folytatva a nyugdíjas kémekről szóló Redben is eljátszotta a főszerepet 2010-ben, amiként a gyengébb, 2013-ban készült folytatásban is.
Pályafutása utolsó éveiben számos alacsony költségvetésű független thrillerben és sci-fiben szerepelt, amelyekben sokszor alig 15 perc játék jutott neki.
2022-ben azonban visszavonták a díjat, miután családja bejelentette, hogy Willisnél afáziát diagnosztizáltak. A sztár visszavonult a filmezéstől, állapota folyamatosan romlott, tavaly frontotemporális demenciát állapítottak meg nála.
A filmsztár kétszer nősült. Első feleségével, Demi Moore-ral 1987-ben találkozott a Zsarulesen című film bemutatóján, a fiatal színésznő ekkor még a film főszereplőjével, Emilio Estevezzel járt. Négy hónappal később összeházasodtak, kapcsolatukból három lány született; útjaik 2000-ben váltak el. Willis 2009-ben feleségül vette Emma Heming fotómodellt, akitől még két lánya született.
