Thân thế và sự nghiệp Nguyễn Cửu Đàm, sử sách biên chép không nhiều. Chỉ biết quê ông ở Gia Định và là con trai thứ năm của Chánh thống cai cơ Nguyễn Cửu Vân.

Thời chúa Nguyễn Phúc Thuần (1765-1777), ông làm võ quan với hàm Hữu quân Phó tiết chế, tước Đàm Ưng hầu.

Năm 1767, Xiêm La bị Miến Điện đánh phá, cướp bóc rồi bắt cả vua. Năm sau (1768), một người gốc Quảng Đông (Trung Quốc) tên là Taksin (tức Trịnh Quốc Anh) từng giữ chức Phi nhã (Phya) đất Mang Tát, tự khởi binh rồi lên ngôi vua...Vua Cao Miên khi ấy là Nặc Tôn, lấy lý do Taksin không thuộc dân tộc Xiêm La, nên không chịu cống nạp nữa. Taksin bèn đem quân qua Cao Miên đặt Nặc Nộn thay Nặc Tôn và chiếm đóng Nam Vang.

Biết con vua Xiêm La cũ là Chiêu Thúy còn ở Hà Tiên, sợ ngày sau sinh ra biến loạn, tháng 10 năm Tân Mão (1771) Taksin đem binh thuyền sang vây đánh Hà Tiên. Đô đốc Mạc Thiên Tứ giữ không nổi, đành phải bỏ thành chạy về Trấn Giang (nay là Cần Thơ)...Tháng 6 năm sau (1772) chúa Nguyễn (Nguyễn Phúc Thuần) giáng chức Nguyễn Cửu Khôi vì đã không kịp ứng cứu Hà Tiên và vì để Cao Miên mất về tay Xiêm La, cử Thống suất Nguyễn Cửu Đàm thay Cửu Khôi giữ chức điều khiển, để đem quân đi cản phá quân xâm lấn.

Bị đánh bại, Taksin lẫn Nặc Nộn đều tháo chạy. Thừa thắng, Nguyễn Cửu Đàm dẫn quân thu phục luôn Nam Vang, La Bích, đưa Nặc Tôn[2] về làm vua như xưa, rồi mới rút quân về Gia Định. Cùng năm ấy (1772), ông cho đào gắp rút kênh Ruột Ngựa và xây dựng lũy Bán Bích[3] dài 8,586 km, nối hai đầu rạch Bến Nghé và rạch Thị Nghè, xuống đến cầu Bông, tạo một vòng cung bao quanh Sài Gòn như một hòn đảo có diện tích khoảng 50km2.

Theo sử liệu, thì năm Đinh Dậu (1777), ông chết trận trong chiến dịch Ký Giang cùng Nội tả Chưởng cơ Phó tiết chế Tuấn Đức hầu Nguyễn Cửu Tuấn (chắt của Nguyễn Cửu Ứng) nhưng chưa rõ là đã giao chiến với ai.