，朝廷召「勐士」以防御吐蕃，他以文官应募，从军向西讨伐，并屡有战功，迁官殿中侍御史兼河源军（今青海乐都西南）司马，知营田事。武周天授初，升为左金吾将军、检校丰州都督，仍旧知营田事。娄师德主管营田十余年，取得了积谷数百万斛的巨大成就，获得武则天的嘉奖。长寿元年（692年），拜夏官侍郎判尚书事。次年同中书门下平章事。但是不久，武则天认为营田事关重要，又任之为河源、积石（今青海贵德西部）、怀远等地军队及河、兰、鄯、廓等州（今甘肃兰州以西、青海湟源以东地带）的检校营田大使。后又内迁秋官尚书，转左肃政台御史大夫。