Брус Уилис се ражда в американската военна база Идар-Оберщайн (ГФР), в семейството на американец и германка. Баща му Дейвид работел като заварчик. През 1957 г., след като завършва службата му в армията, семейството се премества в Ню Джърси. С още двама братя и една сестра, Брус, най-големият, имал доста бурно детство. От малък обичал да е на сцена пред много хора. И затова съвместява ученето с членство в драматичен кръжок, където участва в постановки на Шекспир и Тенеси Уилямс. Скоро след като завършва държавния колеж „Монклер”, Уилис се премества в Ню Йорк, където започва да се прехранва със случайни поръчки, свири на устна хармоника във фолкгрупата „Accelerators” и с всички сили се опитва да попадне на сцената.
Славата не идва веднага, на Уилис му се налага няколко години да играе в не най-известните нюйоркски театри и да изпълнява епизодични роли в телевизионни постановки, преди да му обърнат внимание и да го поканят на кастинг за главната роля в телевизионния сериал „Съдружници по неволя” (1985-1989 г.) Сериалът е много успешен и му носи значителна популярност, но към актьора се закрепва репутацията му на комик. Но след ролята на коравото ченге в „Умирай трудно” през 1988 г. Брус вече е световна звезда и екшън-герой. Впоследствие той неведнъж се връща към амплоато на герой-единак – достатъчно е да си спомним такива филми като „Петият елемент”, „Последният бойскаут”, „Код „Меркурий” и трите успешни продължения на „Умирай трудно”.
В кариерата на Уилис са се случвали и спадове, и подеми. Например в началото на 90-те години той се снима в няколко не съвсем успешни филми, но през 1994 г. изиграва запомнящата се, макар и не главна роля в култовия филм на Куентин Тарантино „Криминале” и си отвоюва изгубените позиции. В края на 90-те последва пореден спад, но през 1999 г. Уилис изпълнява главната роля във филма „Шесто чувство”, който печели както уважението на критиците, така и любовта на зрителите.
В последните години Уилис активно сътрудничи на култовия кинорежисьор Робърт Родригес и вече се е снимал в два негови филма („Син Сити” и „Бибрутално 2: Планета Страх”). През 2007 го гледахме заедно с Хали Бери в „Идеалната непозната”, а с голям успех по кината мина и четвъртата част на „Умирай трудно”.
Що се отнася до личния му живот, от ноември 1987 г. до октомври 2000 г. Уилис е съпруг на актрисата Деми Мур. Имат три деца и дълго време всички ги смятат за образцова двойка. След неочаквания развод се появиха слухове за повторна сватба, но неочаквано Мур се омъжи за младия Аштън Къчър. Все пак бившите съпрузи запазват приятелските си и делови отношения.
Според някои източници Уилис искал да участва във втората Иракска война, но получил отказ заради възрастта си. Актьорът предложи 1 милион долара на всеки, който предложи достоверни сведения за местонахождението на Осама бен Ладен и някои други терористични лидери. Брус Уилис не е доволен от начина, по който средствата за масова информация представят иракския конфликт. Затова смята да снима военен филм, в който американските войници са показани като като храбри борци за свобода и демокрация. Въобще той е един от немногото холивудски актьори, поддържащи войната в Ирак.
На въпрос за отношението му към Републиканската партия, наскоро Уилис отговори така: „Омръзна ми да ми задават този въпрос. Аз съм републиканац само в този смисъл, че искам по-слаба власт. Искам да престанат да взимат моите и вашите пари, не искам да плащам 50% данък печалба. Направете така и ще призная, че съм републиканец. Не харесвам правителството, аполитичен съм, ОК? Запишете си го: аз не съм републиканец.”