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，来到三叠山（在今宁平省和清化省交界处）据险抵抗，并等待阮惠大军的支援。阮惠率军北上抗清时，吴时任随吴文楚、潘文璘一起作为西山军的先锋。最终阮惠战胜了清军。在阮惠击退清军进攻之后，吴时任认为清朝强大，担心清朝起倾国之兵前来征讨，因此建议阮惠主动向清朝求和。阮惠听从了他的意见