Родился в Идар-Оберштайне в семье американца и немки. Его отец Дэвид был американским солдатом. В 1957 году, после того как окончилась его служба в Вооружённых силах, семья вернулась в Нью-Джерси. У Брюса — старшего из четырёх детей — было довольно бурное детство. В детстве Брюс заикался. Волнение и переживание буквально лишали его речи. Чтобы побороть себя и свой дефект, он записался в школьный театральный кружок. Уиллису нравилось выступать на сцене перед большой аудиторией. Так что учёбу в средней школе он совмещал с членством в драматическом кружке, где участвовал в постановках Шекспира и Уильямса. Вскоре Уиллис окончил Монклерский государственный университет, после чего перебрался в Нью-Йорк, где перебивался случайными заработками в барах, играл в фольклорном ансамбле «Акселераторы» на губной гармонике и изо всех сил стремился попасть на сцену. Именно работая барменом, он случайно встретился с режиссёром по кастингу, который искал актёра на эпизодическую роль бармена. Его образ понравился режиссёру, и роль была предложена.