Как известно, осада Нарвы завершилось полным разгромом стрелецкой армии в ноябре 1700 года, потерей артиллерии, предательством иностранных офицеров и пленением целой группы генералов и офицеров русской армии. Поэтому необходимо было ускорить реформирование армии, создать в короткий срок флот на Ладоге и формировать новую российскую артиллерию. Последнюю из этих задач и выпало решать Якову Брюсу. В мае 1701 года, после открытия навигацкой школы, он назначается генерал-губернатором Новгорода, в его ведение Петр 1 отдает часть российской артиллерии. Поэтому среди На этом посту Брюс создает мануфактуры, строит мельницы для промышленных предприятий Новгорода, участвует в военных действиях, реформирует российскую артиллерию. Брюс проводит организационные преобразования в артиллерии, составляет символику и устав артиллерийского полка, делит артиллерию но полевую, полковую, гарнизонную и осадную, налаживает серийное промышленное производство артиллерийских орудий и ядер к ним, создает кон ную артиллерию. Следует отметить, что конную артиллерию в европейских армиях начнут вводить только с 1759 года. Так, в короткий срок в российской армии появилась новая мобильная артиллерия, несравнимая с артиллериями других стран. Она-то и сыграла решающую роль в дальнейших сражениях.
        Артиллерия под командованием Я. В. Брюса бомбардировала в октябре 1702 года Нотебург, переименованный после взятия в Шлиссельбург (Ключ-город к устью Невы). Затем русская армия, продвигаясь по Неве, 1 мая 1703 года взяла крепость Ниеншанц, что и позволило заложить новую столицу России Санкт-Петербург. Причем Ниеншанц был взят без штурма крепости, после удачного обстрела артиллерией.
        В 1704 году при осаде Нарвы Брюс назначается исполняющим обязанности генерал-фельдцейхмейстера (командующего войсками артиллерии) и продолжает реформирование артиллерии, которая проявляет себя не только при оса-де крепостей. В 1706 году в битве при Калише, где русская армия столкнулась с превосходящими по численности силами противника —объединенной шведско-польской армией, артиллерия Брюса внесло существенный вклад в одержанную победу, за что нош герой был награжден «парсуной» - эмалированным портретом Петра.
       В 1708 году в битве при Лесной, где был разгромлен отряд генерала Левенгаупта, шедшего на помощь Карлу XII, также активно участвовала конная артиллерия Брюса, сом же он в этом сражении командовал еще и левым флангом русских войск. Как известно, Петр Алексеевич назвал это сражение матерью Полтавской битвы, ставшей настоящим триумфом российской артиллерии. Артиллерия под командованием Брюса под Полтавой нанесла огромный урон наступающим шведам. После окончания битвы, здесь же на поле боя Петр I вручил Брюсу высшую награду России - орден Андрея Первозванного.
       Умело действовала артиллерия под командованием Брюса и во время Прутского похода. Не случайно при заключении миро турки требовали передать им русскую чудо-артиллерию. Умелые действия артиллерии спасли русскую армию от разгрома в сражении с превосходящими силами турецкой армии. После Прутского похода Брюс был утвержден в должности генерал-фельдцейхмейстера.
       Неоднократно в ходе Северной войны Петр возлагал но Брюса дипломатические поручения. Брюс был назначен первым мини-стром для проведения переговоров российской делегации со шведскими дипломатами но Аландском конгрессе 1718-1719 годов, а затем в Ништадте. Накануне выезда в Ништодт, в феврале 1721 года Яков Брюс жалуется титулом российского графа. Под-писание же 30 августа Ништадтского мира, где стоят подписи российских дипломатов Брюса и Остермано, стало вершиной дипломатической деятельности пет-ровского сподвижника.
       Все эти годы Брюс не переставал заниматься научными исследованиями, активно участвуя и в Петровских преобразованиях.
       В качестве руководителя российской артиллерии Яков Брюс создавал первые школы: цифирные, пушкарские, фортификационные. Он создавал первые казенные обсерватории в России. С 1706 года при создании первой гражданской типографии в Москве был назначен «надзревать» за этой типографией.
       В 1718 году он стол президентом Берг- и Мануфактур-коллегий. Это назначение было не случайным, поскольку Яков Вилимович занимался развитием промышленного производства в России. Кроме того, именно эти коллегии, единственные из всех, не дублировали полномочия приказов, ликвидированных Петром, что означало формирование совершенно новых по сфере деятельности ведомств. Такую важную миссию русский царь поручает исполнять именно Брюсу, считая его наиболее подготовленным к этой работе.