Родился 3 ноября 1921 года в горняцком посёлке Эренфелд (штат Пенсильвания) в бедной семье эмигрантов из Литвы. Был одиннадцатым из пятнадцати детей в шахтёрской семье. Предки актёра по отцовской линии были липками — польско-литовскими татарами. В 1943 году был призван в вооружённые силы США и служил в авиации стрелком на Б-29. После второй мировой войны решил стать актёром, полагая, что это обеспечит ему достойный заработок. Окончил Pasadena Playhouse (город Пасадена). Сменил несколько профессий, был шахтёром, разнорабочим; снимался в небольших ролях на ТВ. С 1950 года начал работать в кино, причём в первых 12 фильмах — под своей настоящей фамилией. Во время маккартистской «охоты на ведьм» сменил звучащую по-славянски фамилию Бучинский на англосаксонскую Бронсон. Был женат на актрисе Джилл Айрленд, умершей в мае 1990 года. Умер 30 августа 2003 года от пневмонии в медицинском центре «Cedars Sinai», в котором проходил лечение в течение нескольких недель. Владимир Высоцкий рассказывал, как однажды в Монреале он увидел Бронсона, который курил у входа в отель «Хилтон», и бросился к нему: «Вы — мой любимый актёр!» Тот же сплюнул под ноги, раздавил окурок каблуком и равнодушно сказал: «Get lost» — «Отвали». Через несколько лет Высоцкий давал концерт в Голливуде. После выступления актёры поздравляли его с успехом. Высоцкий искал глазами Бронсона — ждал, что тот к нему подойдёт и ему можно будет отплатить той же монетой. Не дождавшись, спросил о нём у организатора вечера, на что получил ответ: «Бронсон? Да он такой скучный человек, что мы никогда его не приглашаем".