Отцом Якова был Вильям Брюс, представитель древнего шотландского рода, обосновавшийся в 1647 году в Московии. Здесь в 1670 (по другим данным – в 1669) году родился сын – Джеймс Дэниэл, он же, на русский манер, Яков Вилимович.
Получив блестящее домашнее образование, Яков обнаружил страсть к точным наукам и естествознанию и не оставлял занятий этими науками в течение всей жизни. Брюс оказался в 1683 году в царских потешных полках, что определило близость к царевичу Петру и дальнейшую судьбу русского шотландца.
Неизменный спутник царя В 1687 и 1689 годах Брюс принимал участие в Азовских походах, за отличную службу в награду получил поместье. После Полтавской битвы за заслуги получил из рук Петра орден Святого Андрея Первозванного. В 1721 году Брюс получил титул графа, подмосковную усадьбу Глинки и 500 дворов в Козельском уезде.
Яков Брюс был образованнейшим человеком петровской эпохи. Государь предоставил ему в пользование верхний ярус Сухаревой башни, где «птенец гнезда Петрова» обустроил первую в России обсерваторию. Также Брюс составил «Карту земель от Москвы до Азии», существенно развил книгопечатание, собрал одну из самых больших библиотек того времени (1500 книг) и сделал многое другое. После смерти в 1725 году Петра I Брюс практически отошел от дел, через год вышел в отставку, поселился в Глинках, в Москве бывал редко и умер, не оставив потомства.