После взятия Ниеншанца Брюс принимает участие в военном совете, собранном для решения вопроса: «Тот ли шанец крепить, или иное место удобное искать (понеже оный мал, далеко от моря, и место не гораздо крепко от натуры), в котором положено искать новаго места, и по нескольких днях найдено к тому удобное место остров, который назывался Мост Еланд (т. е. Веселый остров), где 16 день мая… крепость заложена и именована Санкт-петербург».
Так, 16 (27) мая 1703 года был принят указ об основании города, ставшего впоследствии новой столицей России. Губернатором Санкт-Петербурга стал А. Д. Меншиков. Комендантом — полковник Рен (барон Карл Эвальд Магнусович Ренне (1663–1716)). Назначение произошло в день освящения новой крепости 29 июня 1703 года.
На этом посту, преобразованном в должность обер-коменданта, 20 мая 1704 года полковника Рена сменил брат Якова Вилимовича генерал-майор Роман Брюс.
После участия в военном совете, решившем судьбу Санкт-Петербурга, Я. В. Брюс весной 1704 года распоряжался доставкой из Петербурга и Шлиссельбурга под Нарву осадной артиллерии. При осаде Нарвы артиллерия Брюса состояла из 19 24-фунтовых, 22 18-фунтовых, 13 12-фунтовых, 12 трехфунтовых, двух 36-фунтовых, семи малых мортир и одной пудовой гаубицы. Во время осады Нарвы 1704 года по городу было выпущено 10 003 пуда пороха, 12 358 ядер, 5714 бомб. Артиллерийский обстрел Нарвы продолжался десять дней. В результате были пробиты многочисленные бреши и частично выведена из строя крепостная артиллерия, что и обеспечило успешный штурм крепости 9 августа.
А десять дней спустя, когда «Его Величество из Нарвы путь свой восприял в Дерпт со всеми министрами и генералитетом для показания им оной Дерптской фортеции (незадолго перед тем взятой Шереметевым), Брюс в числе прочих сопровождал Государя и после нескольких дней пребывания в Дерпте, со всеми прочими отпущен в Нарву, где он, как кажется, тогда же получил загородное место, на котором начал обзаводиться кое-каким хозяйством».
По всей вероятности, в ноябре, при посещении Нарвы Петром, Я. В. Брюс получает назначение исполнять обязанности генерал-фельдцейхмейстера — командующего войсками артиллерии. Формально эта должность оставалась за находившимся с 1700 года в шведском плену имеретинским царевичем Александром Арчилловичем, который в 1711 году скончался, после чего Яков Брюс был утвержден генерал-фельдцейхмейстером.
Первым распоряжением генерал-фельдцейхмейстеру Брюсу Петр 17 ноября 1704 года приказывает прибавить в Нарву и Петербург по 7000 трехпудовых и по 7000 девятипудовых бомб, да по 400 выстрелов пороха и умножить личный состав артиллерии до 600 человек, из них 200 человек в поле. 23 марта 1705 года Брюс писал из Москвы Петру в Воронеж: «Заготовил пороху на 50 000 чел. По 300 выстрелов на каждого, ни коим образом не возможно, потому что выйдет более 23 000 пуд, а у нас всего пушечнаго только 1500 пуд. Постараюсь изготовить, хотя по 100 выстрелов. Большее горе — мало денег».
