В 1697 году Петр I организовал Великое посольство в Европу. В этой поездке участвовало 250 человек, в основном волонтеров, призванных обучаться морскому делу, ремеслам, вести закупку обо рудования для будущего флота и переговоры по найму специалистов. Брюса Петр Алексеевич вызывает, находясь в Голландии, в сентябре 1697 года. 21 сентября русский царь встречается с штатгальтером Утрехта английским королем Вильгельмом III, пригласившим Петра в Англию. Именно для поездки в Англию Брюс и нужен был Петру, как человек, знавший традиции и нравы английского двора и прекрасно понимавший необходимость проведения реформ в стране. Однако, по вызову русского царя Яков Брюс приезжает из Москвы только через три месяца, 19 декабря. И приезжает не совсем здоровый. У него оказалась очень сильно сожжена и покалечена рука. Связано это было со ссорой, которая произошла у Брюса с Ф. Ю. Ромодановским — начальником тайного Преображенского приказа. Возможно, Ромодановский в чем-то даже Брюса заподозрил. И Брюса пытали каленым железом, после чего и была пока-лечена рука. Петр I, узнав о причине этого недомогания Брюса, тут же написал в письме Ромодановскому: «Зверь! Долго ль тебе людей жечь. И опять от вас люди раненые приехали. Перестань знаться с Ивашкою! Быть через него роже драной!». Этот эпизод как нельзя лучше показывает, что русский царь прекрасно понимал, каким человеком для России является Брюс, поэтому и защищал его перед Ромодановским.
        6 января 1698 года группа из 16-ти волонтеров во главе с Петром выехала в Англию. Впоследствии русский царь отмечал, что если бы не поездка в Англию, он так и остался бы хорошим плотником, но никогда не стал бы кораблестроителем. Находясь в Англии, Петр 1 посетил Арсенал в Вульвиче, был в английском парламенте, осматривал предприятия и судоверфи. Однако для нас представляет больший интерес мало афишируемая часть программы пребывания в Англии этой группы: посещение английского Монетного двора, директором которого в те годы был великий английский ученый, основатель современной механики И. Ньютон. Он проводил денежную реформу в Англии, подобную реформу в 1720 году будет проводить в России будучи президентом Берг-коллегии, Яков Брюс, надзиравший за деятельностью Санкт-Петербургского монетного двора. Петр Алексеевич в сопровождении своих попутчиков и, прежде всего Якова Брюса, с января по апрель 1698 года шесть раз посетил этот монетный двор возможно встречался с Ньютоном. После спешного выезда Петра из Англии, Брюс был оставлен здесь для продолжения обучения у Джона Колсона математике, для практических занятий по мореплаванию на яхте стоимостью 150 гиней, оставленной Брюсу Петром, для найма специалистов, ученых и инженеров, необходимых России для успешного проведения преобразований. Живя в Англии в 1698 году, Брюс работает в лаборатории Исаака Ньютона, сотрудничает с Дж. Флэмстидом, Э. Галеем и возвращается в конце 1698 года в Россию. О жизни Брюса в Англии его активной деятельности, взаимоотношениях с английскими учеными подробно рассказывает монография В. Босса «Ньютон и Россия», изданная в Кэмбридже в 1972 году. В этой книге канадский ученый сообщает о научном труде, написанном Брюсом в Англии в 1698 году и обнаруженном в библиотеке Кэмбриджа «Трактате о движении планет». По мнению канадского исследователя, это первый научный труд российского ученого, связанный с законом всемирного тяготения И. Ньютона.
        Вернувшись из Англии, Яков Брюс становится, по сути, научным консультантом Петра. В. Босс характеризует сподвижника Петра кок первого ученого- ньютонианца в России, создателя первых российских школ, казенных обсерваторий и одного из создателей Санкт-Петербургской Академии наук.
        Великое посольство во многом решило дальнейшую судьбу России, поскольку изменило направление внешней политики русского царя, предопределило ход будущих преобразований. В них Яков Вилимович Брюс принял самое активное участие. Правда, в начале Северной войне его постигла неудача.
        Накануне начала военных дей-ствий, в июне 1700 года Брюс ста-новится генерал-майором, а в ав-густе, сразу после подписания мирного договора России с Турци-ей получает приказ царя «выйти с блокиром в Ижорскую землю». Ви-димо, отряд под командованием Брюса должен был, выйдя из Моск-вы, в течение нескольких дней, по-дойти к Нарве и до начала осады блокировать подступы к этой кре-пости. Однако, по всей вероятнос-ти, из-за плохих дорог, отряд Брю-са шел очень медленно и прибыл под Нарву уже после того, как там оказался Петр I. Поэтому, царь приказал отстранить Брюса от ко-мандования войсками. Несмотря на это Яков Вилимович в этот пери-од активно участвовал в создании первой математической навигаци-онной школы, открытой в здании Сухаревой башни в Москве в мае 1701 года. Директором этой шко-лы стал английский математик, шотландец по происхождению Фарварссон (Фергюссон).