1948年11月底，不顾当时解放战争期间交通的困难，从伦敦返回北平清华大学，十余天后在清华园就迎来了北平的解放，之后担任清华大学农学院农业化学系教授。

1949年底，清华大学农学院合并到北京农业大学，娄成后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。

1956年，被评定为一级教授。

1980年，当选为中国科学院学部委员（院士），并担任中国科学院生物学部常务委员。

1980年—1982年，担任北京农业大学教授、副校长。

1982年，担任北京农业大学顾问。

1984年，在“文化大革命”期间，遭到严重破坏的北京农业大学的实验室得以恢复。

1992年，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。

2009年10月16日凌晨1时，因病在北京逝世，享年98岁。

娄成后首先证明植物生活组织中通过胞间联丝具有“细胞间的电偶联”，显示电解质可以在组织的原生质内部转移证明胞间联丝可以在适当情况下转变为开放通道，容许原生质与病毒等大颗粒通过。在研究植物适应环境变化的整体反应中，发现电化学波（动作、变异、持续震荡）在体内的传递不仅限于少数敏感植物，而且在适当条件下出现在普通植物中局部（如根系）受到刺激或伤害，或是逆境的胁迫就会发出电化学波或激素通过维管束较快地传递到冠部，随即在叶片上出现反应（如气孔关闭）。首先在中国国内探讨类似生长素2，4—D机理的基础上，开展“植物生长调节剂”在调节作物生育与防除田间杂草的应用，从而发展出保持农田水土与节省人工的残茬覆盖减耕作业。倡导了旱区农业现代化的研究及育苗移栽。

根据2012年1月中国农业大学校友会网站显示，娄成后主编、撰写了教材及专著10余种，在中国国内外发表学术论文200余篇。

娄成后始终坚持教学、研究兼做，理论、实践并行的原则。

娄成后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。根据2012年1月中国农业大学校友会网站显示，娄成后先后培养博士后5人，博士生15人，硕士生27人，与中国国外联合培养博士生2人。

娄成后兼任国务院学位委员会学科评议组成员、中国植物生理学会副理事长，中国人民政治协商会议全国委员会第六、七届委员，并长期担任《植物学报》主编。

娄成后的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。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。

娄成后在青年时期，当时国难当头，日本侵略加剧，东北沦陷，华北存亡危在旦夕，娄成后爱国爱民，曾走上街头，宣传抵制日货。在美国留学期间，正值1937年七七事变爆发，全国人人奋起抗战，娄成后参加组织全美留学生会，任学术组长，在美国各处宣传抗日，奔走募捐，支援抗战。

“文化大革命”期间，娄成后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年—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。

娄（成后）老留下的严谨、认真的学风，激励着我们一代又一代的科学工作者攀登科学高峰。（中国科学院昆明植物研究所评）

娄成后在解放初期就将基础研究成果应用于生产，在化学除草、蔬菜贮藏保鲜、农田覆盖免耕、旱区农业、育苗移栽等方面有超前和独到的见解，为中国农业现代化做出了重要贡献。他在植物生理学界享有很高的威望。他为中国植物生理学和细胞生物学领域赶超国际先进水平做出了突出贡献。（中国农业大学校友会评）

2011年，植物生理学与生物化学国家重点实验室、《科学通报》编辑部联合出版专辑（科学通报2011年10月第56卷第30期），纪念娄先生百年诞辰、反映植物生理学方面的研究成果。

2012年11月5日上午，纪念娄成后百年诞辰活动暨娄成后铜像揭幕式在中国农业大学生命科学大楼报告厅举行。娄成后生前同事、学生、亲友代表等齐聚一堂，回顾娄成后先生的生平事迹和巨大贡献，共同缅怀他的科学精神和高尚品质。