Tuy tham dự trận tại Thuận Cảng (tức sông Vàm Nao) từ cuối năm 1833, nhưng tên tuổi Phạm Hữu Tâm lại gắn liền với trận thủy chiến đầu năm 1834 trên sông Tiền, đoạn Cù Hu.

Theo sử liệu thì vào cuối năm Quý Tỵ (1833), nhận lời cầu viện của Lê Văn Khôi, vua Xiêm sai tướng Chiêu Phi Nhã Chất Tri (còn gọi là tướng Bodin) và Chiêu Phi Nhã Phật Lăng (PhraKlang), đem 20 vạn quân cùng với 350 chiến thuyền, chia làm 5 đạo, bằng nhiều hướng đánh vào một số tỉnh ở miền Trung, Châu Đốc và Hà Tiên[5].

Cuối năm ấy, thủy quân Xiêm tiến đến Thuận Cảng, thì bị quân Việt do tướng Trương Minh Giảng chỉ huy chận đánh, phải rút lui. Nhưng tháng sau, tháng Giêng năm Giáp Ngọ (1834) lại tràn xuống, theo Sông Tiền. Quân Việt lui đến rạch Cù Hu thì đánh tan được quân Xiêm, buộc họ phải lui về giữ phủ Ba Cầu Nam thuộc Chân Lạp. Sau đó, quân Xiêm lại tổ chức tấn công. Tướng Trương Minh Giảng lại cho quân lui về Cù Hu, đóng đồn hai bên bờ, cố phòng thủ.

Sách Minh Mạng chính yếu chép:

Giặc Xiêm dẫn binh thuyền hơn trăm chiếc, từ Thuận Cảng (tức sông Vàm Nao) xuôi xuống, bày ngang giữa dòng sông để chống lại thuyền của quân ta, lại đánh đồn của ta đóng bên tả ngạn. Quản vệ giữ đồn là Phạm Hữu Tâm chống đánh, chém kẻ cầm đầu của giặc là Phi Nhã Khổ Lặc. Giặc dựng trại ngang đồn, ngày đêm dùng đại bác bắn phá. Ta chờ quân chi viện, nhưng giặc ở phía thượng nguồn bèn nhân đêm tối, thừa lúc nước ròng, noi theo hai bên tả hữu bờ sông, phóng lửa đốt thuyền quân ta, rồi giặc đem quân đến đồn phía tả ngạn mà đánh...[6]

Sách Quốc triều chính biên toát yếu chép:

Khi ấy giặc nhơn lúc nước xuống, theo bờ sông phóng hỏa đốt bè, ngăn trở quân thủy ta, rồi chúng nó lại sấn tới đánh. Quản vệ Phạm Hữu Tâm đốc binh đánh từ giờ Dần đến giờ Tỵ, quân giặc chết nhiều, thây chồng lên nhau. Giặc liền lui. Ngài (vua Minh Mạng) xuống dụ ban khen... Tháng 10 năm Giáp Ngọ (1834), phong Thống chế Phạm Hữu Tâm tước Tân Phúc nam để tỏ rõ công đánh giặc Xiêm ở Thuận Cảng và ở Chiến Sai [7].

Bị thua nặng, quân Xiêm rút về Châu Đốc. Quân Việt truy đuổi, quân Xiêm bỏ Châu Đốc, bỏ Hà Tiên, tháo chạy hết về nước. Đánh giá trận thủy chiến, nhà văn Sơn Nam viết:

Đây là trận ác chiến, mang tầm chiến lược quan trọng. Quân Xiêm dùng hỏa công, thả bè lửa, theo nước ròng (nước kém) chảy xiết để đốt chiến thuyền quân Việt. Trận chiến kéo dài từ khoảng 3 giờ khuya đến 10 giờ trưa mới dứt. Nếu quân Việt không ngăn được, quân Xiêm sẽ xuống Sa Đéc rồi Rạch Gầm, Mỹ Tho...[8].