Enligt flera medier ligger prislappen på omkring 40 miljoner pund, motsvarande cirka 506 miljoner svenska kronor.
"Bruno är en väldigt spännande talang och han har varit ett av våra primära mål, så jag är nöjd över att vi säkrat hans underskrift", säger tränaren Eddie Howe i ett uttalande.
Den brasilianske 24-åringen har tillhört Lyon sedan 2020, och har spelat totalt 71 matcher för det franska topplaget. Han har även gjort tre A-landskamper för Brasilien.
Newcastle har även värvat den engelske landslagsförsvararen Kieran Tripper från Atlético Madrid samt anfallaren Chris Wood från bottenkonkurrenten Burnley i januarifönstret.
I början av oktober köptes Newcastle upp av konsortiet PIF, PCP Capital Partners och RB Sports & Media, som till 80 procent ägs av den saudiska statliga investeringsfonden PIF, och blev därmed världens rikaste klubb.
Men de slåss trots allt för sin överlevnad i Premier League. Laget ligger på 18:e plats, en poäng bakom Norwich ovanför nedflyttningsstrecket.