Willis gikk bort fra skuespill i fjor etter å ha blitt diagnostisert med afasi, noe som påvirket hans kognitive evner.
Familien hans sa torsdag at Willis' symptomer har utviklet seg og leger diagnostiserte ham med frontotemporal demens.
"Dessverre er utfordringer med kommunikasjon bare ett symptom på sykdommen Bruce står overfor. Selv om dette er smertefullt, er det en lettelse å endelig ha en klar diagnose," skrev Emma Willis på Instagram.
Ifølge Mayo Clinic påvirker tilstanden en persons personlighet og kan føre til at de mister evnen til å bruke språket riktig.
Foreningen for frontotemporal degenerasjon sier at det foreløpig ikke finnes noen kur eller behandling for sykdommen. Organisasjonen legger til at gjennomsnittlig levealder for noen med sykdommen er 7 til 13 år etter symptomstart.
"Bruce har alltid trodd på å bruke stemmen sin i verden for å hjelpe andre, og for å øke bevisstheten om viktige saker både offentlig og privat," sa skuespillerens familie i en uttalelse.
"Vi vet i våre hjerter at - hvis han kunne i dag - ville han ønsket å svare ved å bringe global oppmerksomhet og en tilknytning til de som også har å gjøre med denne svekkende sykdommen og hvordan den påvirker så mange individer og deres familier."
Willis, 67, har vært med i filmer siden 1980-tallet. Han er mest kjent for rollene sine i «Die Hard»-serien, «The Sixth Sense» og «Pulp Fiction».