1921-ben született egy litván szénbányász családban. Apai ágon lipek tatároktól származik, ez magyarázza a színész ázsiai jellegű vonásait. Bronson volt a tizenegyedik a család 15 gyermekéből. Az angol mellett folyékonyan beszélt oroszul, litvánul és görögül. Tízéves volt, amikor édesapja elhunyt. Hogy segítse családját, tizenhat évesen egy szénbányában kezdett dolgozni a testvére oldalán. A második világháborúban lövészként szolgált egy B-29-es bombázó fedélzetén. Részt vett a Japán elleni harcokban és az amerikai hadseregben sebesüléséért Bíbor Szív kitüntetésben részesült. A háború után bokszolásból és alkalmi munkákból élt. Ezekben az években művészetet tanult Philadelphiában, és közben színpadi munkásként dolgozott, hogy díszlettervezői ambícióit kiteljesítse. Hamarosan azonban kiderült, hogy a színészethez nagyobb affinitást érez. Már kisebb szerepekben is feltűnt a színpadon, amikor a filmrendező Henry Hathaway 1951-ben felfigyelt rá, és egy kisebb szerepet adott neki készülő új filmjében. 1949 és 1967 között Harriet Tendlerrel élt házasságban. Két gyerekük született, Tony és Suzanne. 1968-ban feleségül vette kolléganőjét, Jill Irelandot, és született egy lányuk, Zuleika. 1983-ban örökbe fogadták Katrina Holden Bronsont. Ireland 1990-ben, rákban halt meg. 1998-ban Bronson elvette a 40 évvel fiatalabb producert, Kim Weekset. Az 1990-es évek végén Alzheimer-kórban betegedett meg. 2003. augusztus 31-én halt meg 81 éves korában, a Los Angeles-i Cedars-Sinai kórházban, tüdőgyulladás következtében.