Изучал медицину в Эдинбургском университете. Будучи военным врачом на Мальте, в 1887 году открыл возбудителя болезни животных (бруцеллу), названного впоследствии, как и болезнь, его именем и доказал, что заражение бруцеллезом происходит через молоко больных животных. В 1896 году Уганду и бассейн реки Конго поразила эпидемия сонной болезни. Болезнетворный агент и переносчик этой инфекции был также открыт Д. Брюсом (1902) и также получил название в честь него (Trypanosoma brucei).
Д. Брюс является автором многочисленных трудов по этиологии и эпидемиологии тропических инфекций.