Родился 27 ноября 1940 года в Сан-Франциско в год Дракона и в час Дракона по китайскому календарю (между 6 и 8 часами утра) во время американских гастролей его родителей — актёра-комика кантонской китайской оперы Ли Хойченя (04.02.1901 — 07.02.1965) и его жены Грейс Ли. Мать Грейс Ли (12.12.1907 — 24.06.1996) имела евро-азиатские корни (была наполовину немкой) и воспитывалась в семье гонконгского магната Роберта Хотхуна, отец был китайцем.
Брюс Ли начал сниматься в кино с детства. Его детское имя — Ли Сяолун (кит. 李小龙, англ. Li Xiao Long, рус. Маленький Дракон), взрослое имя — Ли Чжэньфань (кит. 李振藩).В возрасте 3 месяцев Брюс Ли снялся в своём первом фильме — «Золотой ворот девушки» (роль маленькой девочки-младенца), в возрасте 6 лет — «Зарождение человечества». Бытовало заблуждение, будто Брюс Ли никогда не снимался со своим отцом, но это неправда. В детстве и отрочестве Брюс Ли был довольно хилым, в кино в основном снимался в ролях «трудного» ребёнка или задиристого уличного сироты. Как и многие молодые люди, Брюс с детства интересовался боевыми искусствами, но серьёзно ими не занимался, а в школе особым усердием не отличался.
В 1954 году Брюс Ли начинает брать уроки ча-ча-ча, а через 4 года выигрывает чемпионат по этому танцу в Гонконге, исполняет главную роль в фильме «Сирота» и участвует в межшкольных соревнованиях по боксу. В них он наносит поражение Гари Элмсу, три года удерживавшему титул чемпиона, и сам становится чемпионом Гонконга среди школ. Тогда же он решил серьёзно заняться кунг-фу. Брюс оказался очень талантлив, он буквально за 3 дня занятий освоил движения техники тайцзицюань, базовое обучение которым обычно занимает недели. С той поры Брюс никогда надолго не оставлял занятия кунг-фу и постоянно тренировался.
Его основным стилем в кунг-фу потом стал стиль вин-чун, который он изучал в Гонконге с 1956 года у мастера Ип Мана. Брюс Ли внёс значительный вклад в популяризацию данного стиля и принял участие в нескольких фильмах о нём (например, «Кулак ярости»). Этот стиль делает акцент на бое без оружия, хотя Ли овладел и оружием. Особенно хорошо ему удавалось обращение с нунчаку. Позднее он также изучил дзюдо, джиу-джитсу и бокс. А затем Ли разработал свой стиль кунг-фу под названием джиткундо.
В 19 лет, чтобы подтвердить данное ему по праву рождения американское гражданство, Брюс Ли отправился в США, сначала в Сан-Франциско, затем в Сиэтл к Руби Чоу (знакомая его отца, которая содержала ресторан), которая взяла его на работу официантом. Там он изучал искусство, окончил Техническую школу Эдиссона, поступил в Вашингтонский университет на философский факультет, где и познакомился с будущей женой (с 1964) Линдой Эмери, которой тогда было 17 лет. Линда родила ему двоих детей: сына Брэндона (1965—1993) и дочь Шеннон (род. 1969).
Брюс начал сниматься в США в телесериалах, демонстрируя боевые искусства. Он стал популярен, у него начали появляться ученики, в числе которых были и многие известные люди, как, например, знаменитый баскетболист, звезда НБА Карим Абдул-Джаббар (впоследствии Карим и Брюс поставили впечатляющую сцену боя в фильме «Игра смерти»).