Этот брак еще прочнее привязал Вилима к России. После реставрации Стюартов в 1660 году возвращаться на родину он уже не захотел, остался на Руси и умер в 1680 году в чине генерал-майора. Дочь Вилима Брюса, Елизавета, впоследствии вышла замуж за полковника Джона Трейдона. Она умерла в 1694 году. Яков Брюс родился в Москве 1/11 мая 1669 года. Яков получил прекрасное домашнее образование (учителей, скорее всего, выписали из Европы) и увлекся математикой и естественными науками, за что впоследствии получил в народе прозвище «Брюс-арифметчик». Тут лежит одна из многочисленных загадок Брюсовой биографии. Неясно, где и как сын иностранного офицера сумел получить в Москве в 70—80-е годы XVII века такое блестящее образование, которое позволило ему затем овладеть глубокими познаниями в самых различных областях науки. Учтем также, что в возрасте 17 лет Яков Брюс уже поступил на военную службу и не мог далее получать систематическое образование. Тем не менее он овладел столь глубокими познаниями в самых различных областях науки, что смог на равных вести диалог с виднейшими представителями европейской науки. Нет никаких данных, что Брюс выезжал для учебы за границу, и такое кажется весьма маловероятным. Скорее всего, у него были хорошие домашние учителя, однако крайне сомнительно, чтобы они смогли дать ему такой уровень образования, который сразу же позволил бы ему в научных изысканиях встать вровень с последними достижениями естественных наук того времени. Остается предположить, что разгадка лежит в феноменальных способностях Брюса, особенно в сфере математики, физики и астрономии. Учитывая, что большую часть своей сознательной жизни ему пришлось провести в военных походах, в выполнении дипломатических поручений, а также в организации российской промышленности, наукой ему приходилось заниматься в основном в прикладных целях, для нужд артиллерии и промышленности, а также для изготовления инструментов для исследований. Остается только гадать, какие открытия в сфере фундаментальных наук совершил бы Брюс, если бы наука стала его основным и единственным занятием. Да и какие именно открытия он совершил, мы и сегодня не знаем толком, поскольку его зарубежная переписка и архив выявлены и изучены лишь в незначительной степени.
В службу Яков Брюс вступил в 1686 году корнетом (прапорщиком) кавалерии. Он участвовал в неудачных крымских походах князя Василия Васильевича Голицына в 1687 и 1689 годах в качестве инженерного офицера. За первый крымскией поход храбрый шотландец был награжден поместьем в 120 четвертей земли и деньгами в размере от 8 до 30 рублей, а за второй поход получил в награду поместье в 130 четвертей земли и 15 руб. денег. Во время стрелецкого бунта 1689 года Петр неожиданно уехал из Преображенского в Троице-Сергиеву лавру. Отрядом иноземцев, в котором служил поручиком Я. В. Брюс, командовал шотландец генерал Патрик Гордон. Прибытие в монастырь отряда Гордона состоялось 5 сентября 1689 года. Вероятно, в этот день Петр и познакомился с Брюсом. С тех пор и завязалась их дружба. Ей немало способствовало и то обстоятельство, что шотландец не уступал «герру Питеру» в пьянстве и разгуле. В 1692 году Брюс был назначен в Белгородский полк, которым командовал будущий фельдмаршал и граф Б. П. Шереметев.