唐高宗咸亨年间，唐军在大非川之战中遭遇惨败，西北防线全线震动，吐蕃势力沿着青海湖、河湟一线持续东进，大唐整个陇右、河西区域都暴露在吐蕃骑兵的兵锋之下。此时最让朝廷头疼的并非前线兵力不足，而是漫长补给线带来的致命困境：从关中内地运粮前往河源前线，千里路途之上人畜消耗巨大，一石粮食运抵军营时往往只剩不到两斗，边军常年处于缺粮状态，根本无力支撑长期驻守防御。就在这边防危局之中，娄师德以一介文官的身份主动上表从军，带着朝廷的营田使命走进了西北的漫天风雪里。
娄师德抵达河源军之后，没有先急于搭建官署、颁布文书，而是带着随从走遍了河湟两岸的河谷台地。他发现这里海拔虽高，却有黄河支流的雪水可以灌溉，不少闲置的荒田土壤肥沃，只要解决水利和耐寒作物的种植问题，完全可以产出足够边军自给的军粮。他当即定下“军屯为主、军民兼顾”的屯田方略，把边军士卒按战时编制拆分，闲时全部拿起农具下地耕作，警报传来立刻集结披甲上阵，让原本只懂持矛作战的士兵，成了一手握刀、一手扶犁的特殊生产者。
在推行屯田的过程中，娄师德格外看重细碎的务实细节。他亲自带人踏勘修建水渠，把雪山融水引到干旱的荒田中，逐块登记田亩数量，统筹分配麦种、耕牛和农具，甚至连仓储防潮、粮食转运的路线都亲自规划。他从不以高官的身份坐在营帐里发号施令，经常穿着平民的布衫走到田埂之间，和士卒、农户一起开垦土地，遇到当地的羌人部落也主动沟通协调，尽可能减少屯田对边民正常生产的侵扰，避免军民之间产生矛盾冲突。
在娄师德前后持续近数十年的经营下，河湟、河源一带的屯田规模迅速扩大，大量此前无人耕种的荒田变成了亩产可观的良田，边塞的粮仓里很快堆满了自产的粟米。史料记载，娄师德主理营田期间，西北边军的粮食储备达到了数百万斛，原本需要从内地千里转运的军需粮秣，几乎完全实现了就地自给，大唐再也不用为边军缺粮发愁，从长安发往西北的和籴、转输任务几乎全部暂停，关中百姓的漕运负担也随之大大减轻。武则天后来特意降下诏书褒奖，直言有娄师德在西北主持营田，自己再也没有西顾之忧。
娄师德以屯田稳固边塞的功业，在唐代军事史上留下了极为特殊的一笔。他没有靠一场耀眼的大捷留名青史，却靠着数十年扎根田垄的默默耕耘，为大唐在河湟地区筑起了一道看不见的粮食防线。每一寸被开垦的田亩、每一座堆满粟米的边塞粮仓，都在无形中缩短了大唐的千里补给线，让原本岌岌可危的西北防线，稳稳地在青海湖畔扎下根来，这份藏在田垄之间的边防功业，成了武周时期西北边境最坚实的支撑。