Năm Nhâm Dần (1782), quân Tây Sơn tấn công Gia Định, ông cùng Chu Văn Tiếp chia các tướng ra từng bộ để đánh nhau với tướng Đỗ Nhàn Trập ở Ngưu Chữ (tức Bến Nghé), chiếm lại Gia Định, đón Ngài Nguyễn Ánh từ Phú Quốc về.

Mùa xuân năm Quý Mão (1783), quân Tây Sơn lại tấn công, công tử Mân giữ đồn Giác Ngư. Đồn bị vây hãm, ông chạy sang cầu phao bỏ trốn. Đô đốc Tây Sơn là Lê Văn Kế cho chặt đứt cầu phao, Tôn Thất Mân rơi xuống nước mà chết đuối, nhằm ngày 24 tháng 2 (âm lịch).

Năm Kỷ Dậu (1789), vua Gia Long truy tặng cho công tử Mân chức Đặc tiến Phụ quốc Thượng tướng quân, Cẩm y vệ Chưởng vệ sự Chưởng doanh, thụy là Trung Dũng (忠勇). Năm Gia Long thứ 4 (1805), vua tiếp tục truy tặng ông làm Dực Vận Tuyên Lực tôn thần, Khai phủ phụ quốc Nguyên soái, Thiếu phó, Quận công, thụy là Trung Liệt (忠烈), cho phụ tế ở Thái miếu. Năm thứ 13 (1814), tiếp gia tặng là Tuyên Lực tôn thần, Khai phủ phụ quốc Nguyên soái Thái phó, Nghị công, thụy là Trung Hiến (忠獻), chuyển sang thờ ở đền Triển Thân.

Năm Giáp Thân, Minh Mạng thứ 5 (1824), vua chuyển bài vị của ông sang thờ ở Thế miếu. Năm thứ 12 (1831), vua gia tặng cho ông là Tá Vận tôn thần, Tôn nhân phủ tôn nhân lệnh, đổi tên thụy là Trung Hoài (忠懷), truy thăng làm An Biên Quận vương (安邊郡王). Đến năm Canh Tuất (1850), Tự Đức lại cho rước bài vị của ông về thờ ở đền Thân Huân.

Quận vương Mân không có con thừa tự.

Anh Em:

1- Nguyễn Phúc Hạo [阮福暭] - Cung Mục Tương Dương Quận vương (恭穆襄陽郡王)

2- Nguyễn Phúc Đồng [阮福晍 - Cung Ý Hải Đông Quận vương (恭懿海東郡王)

3- Ngài Nguyễn Phúc Ánh 阮福暎 (1762 - 1820) - Niên hiệu: Gia Long (嘉隆) (1802-1820) - Đức Thế Tổ Cao Hoàng Đế 世祖高皇帝

4- Nguyễn Phúc ... - mất sớm

5- Nguyễn Phúc Mân [阮福旻 - Trung Hoài An Biên Quận vương (忠懷安邊郡王)

6- Nguyễn Phúc Điển 阮福晪 - Trung Trán Thông Hoá Quận vương (忠壯通化郡王)

Chị Em:

7- Nguyễn Phúc Ngọc Tú 阮氏玉琇 - thụy là Trinh Tĩnh (貞靜) - Long Thành Trưởng Công chúa (隆城長公主)

8- Nguyễn Phúc Ngọc Du 阮福玉瑜 - Phúc Lộc Trưởng Công chúa (福祿長公主)

9- Nguyễn Phúc Ngọc Tuyền 阮福玉璿 - thụy là Trinh Liệt (貞烈) - Nghĩa Trưởng Công chúa (明義長公主)

10- Nguyễn Phúc Ngọc Uyển 阮福玉琬 - thụy là Ý Mỹ (懿美). - Mỹ Hòa công chúa (美和公主)