Отец Брюса родился в семье немецких евреев, бежавших от нацистов, а мать - в семье евреев-иммигрантов из Украины. В 1976 г. в Калифорнийском университете в Сан-Диего Бётлер получил степень бакалавра, а в 1981-м в Чикагском университете - степень доктора медицины.

В 1981-83 гг. Бётлер проходил медицинскую практику в Юго-Западном центре Техасского университета в Далласе, а следующие два года был стипендиатом и врачом-ассистентом Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке. В 1985 г. он стал старшим преподавателем в этом университете.

В 1986 году Брюс Бётлер вернулся в Техасский университет, где получил должность старшего преподавателя на факультете медицины внутренних органов. Одновременно он работал в Медицинском институте им. Говарда Хьюза, где продолжил свои исследования в области иммунологии, начатые в Нью-Йорке. В 1996 г. Бётлер получил профессорское звание.

С 2000 г. Бётлер работает в должности профессора генетики в Исследовательском институте Скриппс в Ла-Хойе, Калифорния. В 2011 г. он получил (совместно с Ральфом Стайнманом и Жюлем Хоффманом) Нобелевскую премию по физиологии или медицине "за исследование активации врождённого иммунитета".

Бётлер является лауреатом нескольких научных премий, членом Американского общества клинических исследований, Международного общества генома млекопитающих, Американской ассоциации врачей и Американской ассоциации иммунологов.

Шотландско-английское имя Брюс происходит от названия местности Brix в Нормандии, означающего "ивняк". Алан - бретонское имя неясного значения. Фамилия Бётлер происходит от средне-верхне-немецкого слова biutel - "кошель, сумка".