Comenzó en la industria televisiva durante los años 80 y, desde entonces, ha aparecido en películas donde interpreta roles cómicos, dramáticos y de acción. Es conocido por su interpretación del oficial John McClane en la serie Die Hard, que obtuvo buenas críticas y una recaudación considerable a partir del estreno de la primera cinta en 1988. Asimismo, ha aparecido en más de sesenta películas, entre las que se incluyen éxitos de taquilla como Pulp Fiction, Sin City, Doce Monos, El Quinto Elemento, Armageddon, El Sexto Sentido, El Protegido, Glass, Looper, Lucky Number Slevin y Los Indestructibles.

Las películas en las que ha aparecido Willis han logrado sumar 7500 millones de dólares en las taquillas de todo el mundo, por lo que se le considera como uno de los actores más rentables en un rol estelar o secundario. Por sus interpretaciones, ha sido acreedor de varios premios, entre ellos dos premios Emmy, un Globo de Oro y cuatro Saturn.