娄师德字宗仁，郑州原武县人。考中进士，调任江都县尉。扬州长史卢承业认为他不同寻常，说：“娄君，是三公宰辅之才，应当将子孙委托给他，怎能以他现在是僚属吏员论呢？”
高宗上元初年(674)，娄师德任监察御史。适逢吐蕃军侵犯边境，刘审礼阵亡，娄师德奉旨前去洮河收容失败散逃人员，就便出使吐蕃国。吐蕃的首领论赞婆等由赤岭奉持牛和酒前来迎接，宴劳，娄师德向他们宣扬唐朝的国威、信义，陈述两国关系好不好的利与害，使吐蕃的首领既敬畏又心悦诚服。后来，招募勇猛之士征讨吐蕃，娄师德自告奋勇，头束红额巾应征诏令，高宗授予他朝散大夫之职，让他从军。因建立功劳，提升他任殿中侍御史，兼河源军司马，并主持屯田事务。与吐蕃在白水涧交战，八次遇敌，八战八胜。
武则天天授初年(690)，娄师德任左金吾将军、检校丰州都督。身穿皮套袄，率领军士开垦荒田，积聚粮食数百万，军队因此供给充足，无须转运粮食和向民间购粮的费用。武后下诏书慰劳他。长寿元年(692)，召他回朝廷授予他夏官侍郎职务，兼管尚书省事务，晋升为同凤阁鸾台平章事。武后曾对娄师德说“：军队在边疆，必须开垦农田，您可不能因此事辛劳而畏难呀。”于是仍然委任他为河源、积石、怀远诸军及河、兰、鄯、廓诸州的检校营田大使。后入朝晋升为秋官尚书、封爵为原武县男；又改任左肃政御史大夫，并主持政务。证圣年间(695)，娄师德与王孝杰一同在洮州抵御吐蕃军，素罗汗山一战，大败，被贬为原州员外司马。万岁通天二年(697)，入朝任凤阁侍郎、同凤阁鸾台平章事。后来，与武懿宗、狄仁杰分道安抚平定河北，晋职为纳言，晋封为谯县子、陇右诸军大使，仍然掌管守边军队的屯田事务。
圣历三年(700)，突厥军队入侵，朝廷下诏令委任娄师德为检校并州长史、天兵军大总管。同年九月，在会州去世，终年七十岁。赠予幽州都督衔，谥号为“贞”，安葬时赐给享用往返仪仗。
娄师德身高八尺，方口宽唇。为人深沉有度量，别人冒犯了他，总是谦逊地自我解脱，不流露于形色。一次，他与李昭德同行，娄师德一向身体肥胖，不能快步行走，李昭德嫌他行走迟缓，恼怒地说“：你是被农家子弟留住了。”娄师德笑着说：“我不在农家，还在什么人那里？”
他的弟弟掌管代州，娄师德给他讲如何做官，教给他忍耐的本领。他弟弟说：“有人把口水吐到自己脸上，把它擦干净就算了。”娄师德说“：还不够。把口水擦干净，这是恼怒的表现；你只是让它自己干而已。”在夏官任侍郎时，一次登载备选录用官员名册，被选的人员凑近案桌查阅登载簿册。娄师德说“：允许我选定了再看行吗？”被选用人员不肯离去，于是他挥着笔说“：当心墨沾污了你！”
狄仁杰尚未担任辅政大臣时，娄师德推荐他入朝辅政。待到狄仁杰与娄师德官位相同时，多次排挤娄，让他离开朝廷执行政务。武后察觉后，问狄仁杰：“师德贤明吗？”狄回答说：“他担任将领谨慎守职，是否贤明，我就不知道了。”武后又问“：他能鉴别人的优劣吗？”狄回答说“：臣曾与他是同僚，没有听说他能识别人的优劣。”武后说：“我用你，是师德举荐的，他实在是够得上能识别人才的了。”然后拿出娄师德举荐狄仁杰的奏章给狄看，狄仁杰感到惭愧，事后感叹地说“：娄公有大德，我被他宽容相待却不知道，我不及他太远了！”娄师德统领边防要务，担任将相职务三十年，为人端正勤恳、厚重忠诚，待人心无亲疏厚薄，正当酷吏残忍凶狠之际，人们大多难免遭祸，惟独娄师德能始终保持功劳名节，与郝处俊相当。当世的人们谈及受赞许的人，总是娄、郝二人并举。