Bruno Wolkowitch est issu d'une famille d'origine juive polonaise. Fils d'un tailleur, devenu expert-comptable, et d'une esthéticienne devenue assistante en dermatologie, il grandit dans une famille modeste . Il passe son enfance à Champigny-sur-Marne puis son adolescence à Saint-Maur-des-Fossés (Val-de-Marne).
Il se forme au métier d'acteur de 1981 à 1984 au Studio 34 de Claude Mathieu. En 1984, il est reçu au Conservatoire National d'Art Dramatique de Paris et décroche un BTS d'art dramatique. De 1984 à 1987, il suit les classes de Viviane Theophilides,
Michel Bouquet et Jean-Pierre Vincent. Parallèlement, il fait son entrée à la Comédie-Française.
Il joue ensuite dans de nombreux téléfilms, et accède à la notoriété d'abord avec la série télévisée Madame le maire en 1997, puis surtout avec P.J. (Police judiciaire). Bruno Wolkowitch interprète dans cette série policière un des principaux rôles, celui du capitaine, puis commandant, Vincent Fournier, du début au 100e épisode, de 1997 à mars 2006 sur France 2. Il tourne son dernier épisode (diffusé 10 mois plus tard) en mai 2005, mais depuis plusieurs saisons apparaissait par éclipses.
Parallèlement à son rôle de policier « de terrain », pilier du commissariat de la P.J. Saint-Martin, il continue à jouer d'autres personnages, notamment Lagardère.
Outre la télévision, il joue également au théâtre. En 2006, il est à l'affiche de
Mademoiselle Julie d'August Strindberg, avec
Christine Citti - qui a joué dans les deux premières saisons de P.J. avant de devenir la vedette d'une autre série, Les Enquêtes d'Éloïse Rome - et
Émilie Dequenne.
Bruno Wolkowitch voue une véritable passion à la photographie. Il partage sa vie avec l'actrice Fanny Gilles rencontrée en 2003 sur le tournage d'un épisode de P.J.. Ils ont une fille, Lou, née en 2006.