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 Артиллерийского приказов. Комиссия, созданная для расследования дела в начале 1715 года, под председательством В. В. Долгорукого, признавала виновными в казнохищении Меншикова, Апраксина, Брюса, Кикина и петербургского вице-губернатора Корсакова, из всех пострадали два последних.
Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646–1716) – немецкий философ, лингвист, математик, механик, изобретатель, физик, юрист, историк, дипломат; основатель и первый президент Берлинской Академии наук, иностранный член Французской Академии наук. С немецким ученым Брюс познакомился во время одной из зарубежных поездок и потом вел с ним переписку
Петр на своего любимца гневаться не стал. Царь понимал, что ему неким заменить первого российского артиллериста – и как видного полководца, знатока артиллерии, и как талантливого организатора военного производства.
Английский посол Ч. Витворт в 1709 году сообщал, что Брюса высоко ценят при русском дворе: «Он очень хорош и с царем, и с князем Меншиковым». Дружбы Брюса искал фельдмаршал Б. П. Шереметев, писавший: «Паки прошу: не оставь меня в любви своей и не чини меня забвенна…».
Портрет царевича Алексея Петровича. Худ. Иоганн Готфрид Таннауэр
Брюс был не только верным исполнителем державных замыслов Петра, но и принимал участие в его семейных делах. Петр поручил Якову Вилимовичу регулярно посещать царевича Алексея, надеясь, очевидно, что беседы умного и широко образованного человека повлияют на непутевого наследника. При дворе царевича состояла и супруга Брюса Мария Андреевна (Маргарита Мантейфель).
Близость Брюса и царевича породила слухи о том, что в 1715 году жена Брюса находилась при кронпринцессе неотлучно «чуть ли не в качестве шпиона». Слухи, без сомнения, беспочвенные, потому что Яков Вилимович в какой-то степени считал себя ответственным за сына царя, и эта ответственность перекладывалась на плечи Марфы Андреевны, которая добровольно взяла на себя опеку над кронпринцессой Шарлоттой в ее адаптации к российским условиям. Кроме того, Шарлотта не отличалась крепким здоровьем – в ее положении (она родила сына Петра, будущего Петра II, 12 октября 1715 года) очень важно было внимание женщины, старшей по возрасту, отличающейся материнским участием к урожденной принцессе Бланкенбургской. Шарлотта нуждалась в женском покровительстве еще и потому, что у Алексея, как известно, в начале 1715 года появилась любовница – Ефросинья, дочь его учителя Никифора Вяземского. Поэтому он не только охладел к жене, но и достаточно отдалился от нее.
Как старшая по возрасту, пережившая смерть своих дочерей в младенчестве, довольно продолжительное время жившая в разлуке с мужем, бывшего месяцами в военных походах и поездках за границу, Марфа Андреевна могла утешить Шарлотту и действительно заменить ей мать.
После рождения сына Шарлотта заболела. В эти дни Алексей был подле Шарлотты, раскаивался в своей измене, однако она прожила после рождения сына 10 дней и умерла 22 октября 1715 года.
Характерно, что под смертным приговором Алексею Брюс свою подпись не поставил. Однако это объяснялось тем, что в июне 1718 года, когда выносился приговор, он с женой находился на Аландском конгрессе и физически не мог поставить свою подпись.
Весной 1723 года Петр праздновал очередную годовщину бракосочетания с Екатериной. Яков Вилимович, распоряжаясь торжествами, устроил в Петербурге грандиозную процессию кораблей, поставленных на полозья и запряженных лошадьми. Кампредон рассказывал: «Царь ехал на 30-пушечном фрегате, вполне оснащенном и с распущенными парусами. Впереди в шлюпке в виде бригантина с трубами и литаврами на носовой части оного ехал распорядитель праздника, главный начальник артиллерии граф Брюс».
В 1716 году Брюс разработал артиллерийский устав. Брюсом также была изобретена новая скорострельная пушка, позволявшая в течение семи минут производить 15 выстрелов.
Брюс достиг больших успехов в создании и усовершенствовании русской артиллерии. В 1720 году он получил новый состав пороха, который превосходил по качествам все известные в то время составы пороха и обеспечивал максимальную точность и дальность стрельбы. Об этом упоминается в «Записке на память, о чем доложить его царскому величеству». В том же году 23 февраля Брюс был назначен генерал-директором над фортификациями. Отныне в его ведении находились все российские крепости.