В 1708 году Брюс командовал левым крылом русской армии в сражении при Лесной, и за победу ему были пожалованы «брянских посопных слобод… 219 дворов». А в 1709 году в Полтавской битве опять командовал артиллерией, насчитывавшей тогда 102 орудия – против 4 шведских. За время двухмесячной осады и неоднократных попыток штурма крепости шведы растратили весь свой орудийный боеприпас и фактически лишились артиллерии. Во многом это последнее обстоятельство сыграло решающую роль в ходе Полтавской баталии 27 июня, во время которой пушки Брюса сыграли решающую роль. За Полтавскую викторию Яков Вилимович получил из рук Петра орден Св. Апостола Андрея Первозванного. В 1710 году Брюс участвовал во взятии Риги, в 1711 году вместе с Петром был в неудачном Прутском походе против турок и был пожалован званием генерал-фельдцейхмейстера, т. е. начальника всей артиллерии и инженерных войск. В 1712 году Брюс командовал артиллерией в совместном походе русских, датских и саксонских войск в Померанию и Голштинию. От саксонского и польского короля Августа Брюс получил польский орден Белого орла. Тогда же он вербовал в Германии офицеров и гражданских специалистов на русскую службу.
Берлин в 1652 г. на гравюре знаменитой мастерской Мериана. В 1711 году Петр отправил Брюса в Берлин «для найму мастеровых людей знатных художеств, которые у нас потребны»
В 1711 году Петр отправил Брюса в Берлин «для найму мастеровых людей знатных художеств, которые у нас потребны». Вполне доверяя широким познаниям и деловой экономности Брюса, царь в сопроводительной грамоте писал: «И что он, генерал наш, им в контрактах обещает и заключит, то от нас все сдержано будет без умаления». В 1712 году Петр в письмах к Брюсу то просит навести справки об одном из немецких архитекторов и при благоприятном результате заключить с ним контракт, то поручает найти мастера редкой перспективной живописи, то переманить в русскую службу искусного садовника, устраивавшего королевские парки. Занимался Яков Вилимович и покупкой инструментов для научных и мореходных целей. Приобретал художественные произведения и редкости для царского собрания. Во время таких поездок он познакомился с немецким ученым Г. Лейбницем и потом вел с ним переписку.
В 1714 году он был уличен в хищении казенных денег. Яков Вилимович уже давно занимался производством пушек и снарядов к ним, распоряжался огромными подрядами, и изрядное количество презренного металла действительно прилипало к его рукам.
Осенью того же года вместе с князем Меншиковым, адмиралом Апраксиным, фельдмаршалом Шереметевым, адмиралтейским президентом Кикиным и некоторыми другими Брюс был заподозрен в «хищении государевой казны» и противозаконных подрядах под чужим именем. С 27 октября по 23 декабря по этому делу было арестовано («взяты под караул») и допрошено несколько купцов, приказчиков большинство артиллерийских подрядчиков, комиссаров, секретарей, бургомистров, извозчиков. Был наложен арест на документы Военного, Поместного и