Egy németországi amerikai katonai bázison született amerikai apa és egy német banktisztviselőnő gyermekeként. Kétéves volt, amikor a család visszaköltözött New Jerseybe, 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 középiskola után nem folytatta a színészkedést, sofőrnek állt, de amikor egyik kollégáját megölték, inkább biztonsági őr és magánnyomozó lett, szabad idejében bárokban szájharmonikázott. A zenével azóta sem hagyott fel, több albuma is megjelent.

A színjátszás nem hagyta nyugodni, beiratkozott egy színi iskolába, de egy év múlva 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 előtt Az első halálos bűn című alkotásban, amelynek főszereplője Frank Sinatra és Faye Dunaway volt, 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, az áttörést egy évvel később a Drágán add az életed című akciófilm hozta meg számára. John McClane rendőr hadnagy szerepe nem csak az ő életét, az akciófilmek világát is megváltoztatta. 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 Drágább, mint az életed magyar címmel. (Ezzel ugyanannyi Die Hard filmje lett Willisnek, mint ahány gyermeke.) A filmet jórészt Budapesten forgatták, a sztár rajongói közül sokan a közlekedési dugókat sem bánták, csakhogy az Andrássy úton felvett autós üldözésben kedvencüket láthassák.

A színész ezután igen változó színvonalú ajánlatokat vállalt el. Az emlékezetesek közé tartozik a Ni csak ki beszél! (1989) című vígjáték, amelyben a babának kölcsönözte a hangját (nálunk 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. A kritika a legtöbbre a Night Shyamalan által rendezett Hatodik érzék című thrillerben nyújtott alakítását értékeli, Malcolm Crowe gyerekpszichológus figurájával teljesen új oldaláról mutatkozott be. 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 akcióhős világ korosodó színe-java vonult fel. Ott volt a második részben is, de a harmadikat már nem vállalta. A retro-érzést folytatva a nyugdíjas kémekről szóló Redben is eljátszotta a főszerepet 2010-ben, amiként a gyengébb, 2013-ban készült folytatásban is.

Bruce Willis folyamatosan forgat, négy mozin dolgozik egyszerre, bár nemrégiben azt nyilatkozta, untatják már az akciófilmek. 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 hónap múlva összeházasodtak, kapcsolatukból három lány született; útjaik 2000-ben váltak el. Willis 2009-ben feleségül vette Emma Heming fotómodellt, akitől még két lánya született.