娄成后1911年12月7日生于天津，祖籍浙江绍兴。祖父娄春蕃长期任职于直隶总督幕府，定居北京、天津。其外祖父卢木斋以精通数学为清末洋务派所赏识，曾任保定武备学堂督学及奉天（沈阳）提学使等职，中华民国成立后在天津隐退，兴办煤矿、水泥、电力及地产等实业，取得成功。他曾创办木斋中学，并几度在京津等地建立图书馆，其中以南开大学的木斋图书馆最为著名。卢木斋博学多闻，经常谈古论今。娄成后幼年常亲聆教诲，受益颇多。父娄裕焘（字鲁青）曾在美国檀香山任中国领事馆秘书，后去耶鲁大学进修，获法学学士学位后于辛亥革命前夕归国，以后长期任中英合办的开滦矿务局中方秘书，并在天津兴办实业，曾创立华北制革厂、天津造胰公司等企业。母卢云青曾主持私立木斋幼稚园及小学校务工作，该校后来发展成为著名的木斋中学，由其继母卢定生担任校长。 　　娄成后在中

小学期间就对自然科学发生兴趣，1923至1928年在北京育英中学及天津扶轮中学读中学，读完高中二年级即考取南开大学，次年转入北平清华大学生物学系学习。受教于中国早期植物生理学家李继侗门下，选择植物生理学为他的科学研究方向。自进入南开大学、清华大学后，他对达尔文的进化论和巴甫洛夫的条件反射学说产生浓厚兴趣，认真阅读了达尔文的《食虫植物》（Insectivorous Plants）、《植物运动的本领》（The Power of Movement in Plants）等有关植物感应性和植物运动的名著，立志研究中国的肉食植物。因为广州有很多种食虫植物和敏感植物，如猪笼草、毛毡苔、水生的狸藻等，而含羞草（Mimosa pudica）则在广州遍地皆是。因此娄成后1932年于清华大学毕业后又到岭南大学生物学系研究院学习并曾任助教，1934年获硕士学位，学位论文就是“中国的肉食植物”。1934年他到美国留学，在明尼苏达大学（University of Minnesota）植物学系研究含羞草的运动，完成了“含羞草膨压运动及动作电流的研究”，获得哲学博士学位。1939年娄成后返回祖国，应母校聘请到昆明清华大学农业研究所植物生理学研究室工作，并在西南联合大学生物学系兼课，除继续进行敏感植物感应性的研究外，抗日战争后期还进行了当时新出现的植物生物调节剂2，4-D的作用机理和应用的研究。

 　　抗日战争结束后，他应英国文化协会的邀请到伦敦大学大学学院生物物理研究组进行科学研究，在著名生理学家，诺贝尔奖获得者A.V.希尔（Hill）的神经肌肉实验室对几种植物的电生理进行了大量研究。他运用动物电生理学技术，发现了植物细胞间原生质的连续性，受到希尔的重视。1948年12月初他携家属返回北平，在清华大学农学院任教。1949年底清华大学农学院合并到北京农业大学，他先后担任农业化学系教授、植物生理学教研室主任及学校研究部副主任，并从事2，4-D作用机制及其在农业上应用包括化学除草的研究。1955年恢复关于植物感应性的研究，并开展了高等植物中原生质在细胞间运动及有机物运输的研究，发表了“植物原生质的连续性”（植物学报1955年4卷3期），该论文后来受到国外许多专家的高度评价，并被《植物生理学百科全书》第2卷（1976）详细引用。他先后兼任中国科学院实验生物研究所、植物生理研究所、北京植物生理研究室，北京植物研究所的研究员，与中国科学院合作开展了大量植物生理学的基础研究，并培养了很多研究生和青年科学工作者，后来他们都在植物生理学研究中作出了贡献。

 　　“文化大革命”期间，他在北京农业大学的实验室遭到严重破坏，一时难以恢复，他和夫人祝宗岭于1978～1984年先后到中国科学院昆明植物研究所和上海植物生理研究所开展植物感应性和物质运输的研究，使得他的研究得以恢复并做出了新的成果。1983年获得了国家自然科学奖二等奖。直到1984年他在北京农业大学的实验室才得以恢复。虽然他已年逾古稀，但是他致力科学的精神不减当年。他的思路敏锐，对研究高等植物的物质运输与信息传递的理论见解日益成熟。这些年来他培养了大批博士后、博士生和硕士生，发表了重要的论文20余篇，1992年他担任国家攀登计划之一的“主要农作物高产高效抗逆生理基础研究”的首席科学家，并承担国家自然科学基金的一项重大项目和一项重点项目。

 　　娄成后于1980年当选为中国科学院学部委员(院士)，并担任生物学部常务委员，积极参加学部的各项工作。同年担任北京农业大学副校长。他还当选中国植物生理学会副理事长，并曾长期担任《植物学报》主编，为中国植物学的发展作出了积极的努力。1982年以后他被选为第六届、第七届全国政治协商会议委员。