Jean Claude Bouillon, qui débute sa carrière de comédien sur les planches au milieu des années 60, connaît sa première expérience cinématographique devant la caméra de Jean-Luc Godard, dans Made in USA. Premier rôle de Tout peut arriver, réalisé par Philippe Labro, il devient très populaire grâce à la série policière Les Brigades du Tigre, diffusée entre 1974 et 1983. Aux côtés de Pujol (Jean-Paul Tribout) et Terrasson (Pierre Maguelon, disparu en 2010), il incarne le commissaire Valentin, séducteur à la fine moustache que jouera Clovic Cornillac sur grand écran en 2006.

Très actif à la télévision, Jean-Claude Bouillon apparaît notamment aux génériques des très populaires séries Sous le soleil et Plus belle la vie. Sur grand écran, il tourne pour Roger Vadim (Hellé) et Philip Kaufman (L'Insoutenable légèreté de l'être) mais également Josiane Balasko (Un grand cri d'amour) et Richard Berry (L'Immortel).