Son père, David, était un militaire américain et sa mère, Marlene, est une allemande originaire de Kassel. Bruce a deux frères, David et Robert (décédés en 2001 des suites d'un cancer du pancréas) et une soeur, Florence. Il quitte l'Allemagne pour les États-Unis à l'âge de 2 ans. Il fut naturalisé américain en 1977.
Après l'école secondaire (plus ou moins l'équivalent du lycée en France), Bruce Willis a commencé à travailler en tant que gardien de sécurité à l'usine de Salem Nuclear Power Plant et a également transporté les équipes de travail à l'usine de DuPont Works à Deepwater, New Jersey. Il a démissionné après qu'un collègue se soit fait tuer au travail, puis est devenu barman. C'est à ce moment qu'il a appris à jouer de l'harmonica.
À la fin des années 1970, Bruce Willis décide d'entamer une carrière d'acteur et s'inscrit donc en option théâtre au Montclair State University. Il joue dans une représentation de La Chatte sur un toit brûlant, mais quitte cette école dans son année junior.
Après cette expérience, Bruce Willis revient travailler dans les bars à New York, mais cette fois pour un emploi à temps partiel à l'hôtel Plaza de Manhattan. Après de multiples auditions, Willis fait ses débuts dans le théâtre, avec la production Ciel et Terre de Broadway. Il a acquis plus d'expérience et d'exposition dans Fool for Love, et dans une pub pour Levi's, puis une autre pour une marque de préservatifs féminins. Durant cette période il fréquente l'Actors Studio.
Après quelques petits rôles (comme
Le Verdict avec Paul Newman), il sort de l'anonymat en 1986 grâce à la série télévisée Clair de lune, qui remporte plusieurs récompenses. En 1988, il devient enfin une star du cinéma avec le film d'action Piège de cristal, dans lequel il interprète le policier cynique John McClane. Ce succès planétaire ouvre la saga Die Hard, dont toutes les suites seront des succès (
58 Minutes pour vivre, Une journée en enfer et Die Hard 4 : Retour en enfer). Il est dès lors vu comme le successeur d'Arnold Schwarzenegger et de Sylvester Stallone dans les rôles physiques.
Entre temps, Bruce Willis s'est essayé comme chanteur, et a enregistré deux albums, The Return of Bruno (1987) et If It Don't Kill You, It Just Makes You Stronger (1989). Il a notamment fait des concerts avec B.B. King.
Devenu l'un des acteurs les plus populaires d'Hollywood, il donne la réplique à Tom Hanks dans Le Bûcher des vanités de Brian De Palma, puis à sa femme Demi Moore dans le thriller Pensées mortelles. Il tient également la vedette des comédies d'action Le Dernier Samaritain et Hudson Hawk, gentleman et cambrioleur (dont il est le scénariste). Robert Zemeckis lui offre ensuite un rôle à contre-emploi dans La mort vous va si bien. Malheureusement, tous ces
films sont des échecs commerci
aux.
Après ce passage à vide, il retrouve le succès en tenant le rôle d'un boxeur en cavale dans Pulp Fiction de Quentin Tarantino. Succès public et critique, ce film culte lui permet de retrouver sa place dans le métier, en témoignent les énormes succès de L'Armée des douze singes de Terry Gilliam, Le Cinquième Élément de Luc Besson et
Armageddon de Michael Bay. Ces trois films de science-fiction l'imposent définitivement aux yeux du grand public comme le sauveur du monde.
À l'aube du XXIe siècle, il inaugure une collaboration avec le réalisateur indien M. Night Shyamalan dans Sixième Sens et Incassable, deux films sur des thèmes surnaturels qui lui permettent de montrer un autre aspect de son jeu, en y abordant des rôles plus psychologiques. Après une période film de guerre (Mission Évasion et Les Larmes du soleil), il tourne
Sin City puis revient au film d'action pur avec
Otage. Il fait également beaucoup d'apparitions comme dans Ocean's Twelve, Alpha Dog et Expendables : Unité spéciale de Sylvester Stallone.
Bruce Willis a été promu Officier des Arts et des Lettres par la France en 2005.
Bruce Willis a été marié, de 1987 à 2000, à l'actrice américaine Demi Moore, union dont sont nées trois filles prénommées Rumer Glenn (1988), Scout LaRue (1991) et Tallulah Belle (1994).
Le 22 mars 2009, Rogers & Cowan, l'agence en charge de ses relations publiques, annonce que l'acteur de 54 ans, vient de se remarier avec le mannequin Emma Heming, de 23 ans sa cadette. Ils se fréquentent depuis 2008,.
Bruce Willis est de religion protestante luthérienne. Il est gaucher et parle l'allemand. Il a d'ailleurs été nommé ambassadeur de sa ville natale le jour de son cinquantième anniversaire. Il porte parfois quatre boucles d'oreille dans son oreille gauche, et a un tatouage sur son épaule droite depuis 2003.
- Mr. Oizo a composé une musique portant le nom de "Bruce Willis is dead", en guise de clin d'oeil au morceau de L.A. Style, "James Brown is dead ".