Ngài ra làm quan từ năm 1744 đời vua Nguyễn Phước Hượt (Hiếu võ Hoàng Đế) đến đời vua Nguyễn Phước Thuần (Hiếu định Hoàng Đế).

Năm 1774, quân Tây Sơn Nguyễn Nhạc nổi dậy cướp bóc các tỉnh đàng trong. Ngài cùng Tống Phước Hiệp đem binh cả năm dinh ở Gia Định, đóng đồn lớn ở Vân Phong, huyện Phù Cát mà phòng thủ. Đến tháng chạp năm Ất ty (1775), quân nhà Trịnh ở Bắc Việt vào đánh thành Huế. Định Vương xuống thuyền chạy trốn vào Nam. Ngài cùng ông Tổng Phước Hiệp ra biển đón tiếp. Vua truyền ông Hiệp ở lại trấn thủ đồn Vân Phong, còn ngài phải hộ giá vua đi trước vào Gia Định. Khi ấy, con của ngài là Triệu Thành Hầu, đang giữ chức Đốc Chiến, đem binh ra biển đánh ngăn giặc không cho đuổi theo thuyền vua. (Họ Nguyễn Khoa  được danh “phụ tử đồng triều” vào đời này là lần thứ hai.) Nhờ vậy vua cùng ngài mới vào Gia Định được bình yên. Vua ban cho ngài chức Khâm sai Tham chánh ở hai bộ, bộ Hộ và bộ Binh.

Hai năm sau, vua băng, Ngài cũng về hưu, xuống ở Vĩnh Long, trấn Long Hồ, thôn Mỹ Tường, và lập chùa Long Quang Tự mà tu. Hiện nay cũng có con cháu Họ Nguyễn Khoa  tiếp tục thờ phụng tại đó.

Ngài sùng đạo. Hồi ở đồn Vân Phong, có lập chùa Linh Phong trên núi làng Phong Thử, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định. Ở đây Ngài có đúc chuông lớn, khắc tên ba vị con ngài là ông Triệu Thành Hầu, ông Trịnh Tường Hầu và bà Đệ tứ Cung Tần trên chuông để quy y. Chùa ấy tục danh là Chùa Ong Núi, linh thiêng lăm. Vua Minh Mạng, lúc bệnh nặng, chiêm bao thấy Ong Núi quạt cho vua ba cái, rồi được lành bệnh, cho nên vua phong cho Chùa Ông Núi là Sắc tứ Linh phong Tự.

Năm 1789, ngài mất, vua ban tặng tước hiệu Đặc tân Trụ quốc Kim tứ Vinh lộc Đại phu Vị tích Thượng khanh, Thụy liêm Cân.

Ngài vào Nam trước sau được 15 năm. Ngài mất sau Định Vương 13 năm, và trước Gia Long phục quốc 13 năm.