景兴四十七年（1786年），阮惠率西山军北伐，攻灭郑主。随后阮惠将黎昭统帝扶上皇位。此时吴时任前往投奔，被昭统帝任命为户部都给事中。后为校讨兼纂修国史，继续编写父亲吴时仕的《大越史记全书续编》，并修订了黎熙宗至黎懿宗之间的五朝实录。吴时任经西山朝中书令陈文纪的推荐，得到了阮惠的欣赏，担任工部侍郎。阮惠率军离开昇龙（今河内市）的时候，留大司马吴文楚管理北河事务，吴时任则作为阮惠的亲信谋士留在了昇龙。不久，清朝南下攻打西山朝，欲扶黎昭统帝复位，西山军不能敌。在吴时任的建议下，吴文楚率西山军撤离昇龙，来到三叠