З листопада 1987 року по жовтень 2000 року Вілліс був одружений з актрисою Демі Мур. Пара познайомилася на прем'єрі фільму «Стежка». У них народились три дочки: Румер Гленн Вілліс (англ.
Довгий час Мур та Вілліс вважалися зразково-показовою парою, і цьому чимало сприяло народження трьох дочок: Румер Гленн Вілліс (1988), Скаут Ларю Вілліс (1991) та Таллули Белль Вілліс (1994).
Румер – старша дочка Брюса Вілліса та Демі Мур. Повне ім'я – Румер Гленн Вілліс (Rumer Glenn Willis). Була названа на честь англійської письменниці Румера Годдена.
Румер ВіллісСкаут ЛаРу ВіллісІвлін Пенн ВіллісТалула Бель ВіллісМейбел Рей Уілліс Брюс Вілліс