Nguyễn Đàm (Tôn Thất Đàm) là con trưởng quan điện tiền tướng quân Thượng thư bộ Binh Tôn Thất Thuyết. Năm Hàm Nghi, Ất Dậu (1885), kinh thành Huế thất thủ, Nguyễn Đàm theo cha phò vua ra Quảng Bình, lấy chỗ sơn trại của thổ quan là Trương Quang Ngọc làm nơi vua ở. Ông giữ chức Khâm sai Tán lý quân vụ. Năm 1886, Tôn Thất Thuyết sang Trung Quốc cầu viện, Tôn Thất Đàm được phong Tham tri bộ Binh, sung khâm sai đại thần coi cả việc quân hai tỉnh Hoan (Nghệ An), Ái (Thanh Hóa). 

   Tôn Thất Đàm lưu người em là Tiệp ở lại hầu vua, tự mình ra Hà Tĩnh đóng quân ở ngàn Hà Tĩnh, chỗ hai hạt Kỳ Anh và Cẩm Xuyên, tiếp ứng với nghĩa quân Phan Đình Phùng chống Pháp. Tôn Thất Đàm còn giữ đầu mối liên lạc giữa vua Hàm Nghi với thủ lĩnh Cần vương các nơi.

   Tôn Thất Đàm nhận được tin vua Hàm Nghi bị giặc Pháp bắt, em trai hy sinh, ông viết hai bức thư, bức thư thứ nhất gửi vua Hàm Nghi:

   Niên hiệu Hàm Nghi thứ 4 , tháng 11  ngày mùng 8

   Thần Tôn Thất Đàm, Khâm sai chưởng lý Quân vụ cúi dâng ngự lãm.

   Không được gần gũi Hoàng thượng để hộ giá.

   Khi có phản thần làm việc ám muội, thần mang tội rất lớn song đây là mệnh trời xui nên nước ta gặp bước gian nguy và các công thần không được gần Vua để cứu giá.

   Các quan văn võ sẽ mang hận ấy suốt đời, vậy xin Hoàng thượng tha thứ cho và thề sẽ hết lòng trung cho đến thác”.

   Bức thư thứ hai gửi cho Thiếu tá Dabat, sĩ quan Pháp, chỉ huy đồn Thuận Bài.

   Niên hiệu Hàm Nghi thứ 4, tháng 11 ngày mùng 8.

   Khâm sai đại thần Tôn Thất Đàm thư kính sĩ quan Pháp, quản đồn Thuận Bài.

   Những việc khốn nạn vừa xảy ra ở nước tôi bắt buộc tôi phải viết thư cho ngài.

   Cha tôi vì việc nước phải xuất dương chưa về, tôi phải kế cái nghiiệp lớn lao mà vua tôi chẳng quản tôi tuổi trẻ, tài hèn đã phó thác cho tôi.

   Tôi không hiểu sao trời lại xui khiến cho vua phó thác cho tôi cái trách nhiệm quan trọng ấy, và tôi rất tiếc rằng không được ở cạnh vua để cứu giá và giết chết bọn phản thần hoặc cùng chết với em tôi khi quân phản nghịch bắt vua mà nộp cho quân địch.

   Nếu bọn giáo dân không xen vào giữa người Pháp và người Nam thì không bao giờ có chiến tranh. Về phía chúng tôi thì tự nhiên chúng tôi không bao giờ khiêu chiến với người Pháp. Nên chúng tôi có chống với người Pháp chẳng qua chỉ là vì phận sự phải che chở cho bờ cõi và hết lòng trung theo vua khi Ngài rời bỏ Kinh thành.

   Nay chúng tôi bị thua, cái then của chiến bại đã bước đến cùng. Vậy xin ngài cho các tướng sĩ được về quê hương an trí làm ăn và không phải ra thờ triều đình mới.

   Tôn Thất Đàm triệu văn võ thuộc hạ đến, nói:

   – Đàm này tài trí kém cỏi, phòng bị không cẩn để nhà vua mắc nạn là bất trung; cha giao cho việc lớn, mà nay để đến thế là bất hiếu, còn mặt mũi nào đứng trong trời đất. Xin các ông cứ theo chí mình mà làm, nhưng chớ có nhận chức quyền của triều đình mới. 

   Ông cũng dặn mọi người rằng: “Nếu Pháp có hỏi gì về ta, hãy bảo chúng vào rừng sâu, núi thẳm mà tìm, chúng sẽ thấy nấm mồ của ta”. Sau đó ông tuẫn tiết.

   Về cái chết của Tôn Thất Đàm có nhiều ý kiến khác nhau. Theo Nguyễn Thượng Hiền trong “Giọt lệ bể dâu” thì Tôn Thất Đàm đến chùa Vàng Liệu tại vùng núi Hà Tĩnh tự sát, lúc ấy ông mới 22 tuổi. Các quan đem táng vào trong núi, sau người miền đó cảm Nguyễn Đàm là bậc trung liệt lập đền thờ hàng năm tế lễ. Theo Việt Nam danh nhân tự điển viết: “… Còn phần tôi , nếu người Pháp có hỏi, các ông cứ bảo họ vào trong rừng này mà tìm mả”. Dứt lời Tôn Thất Đàm trật chiếc khăn đang đội trên đầu thắt cổ tự tử . Theo Gosselin trong sách Le Laos et le Protectorat Rauzais thì Tôn Thất Đàm thắt cổ mà chết; còn Baille, tác giả sách Souvenirs d’Annam thì Tôn Thất Đàm uống thuốc độc.