在天宝初年，唐玄宗喜好边功，边帅常以抗击吐蕃有功而获官爵。皇甫惟明在与吐蕃军作战中连战连捷，立功心切，决定率廓州（治化隆，今属青海）军向吐蕃所占重镇石堡城发起攻击（又称铁刃城，在今青海湟源西南）。
石堡城是吐蕃的战略要地，地势险要，易守难攻。开元十七年（729年）三月，朔方节度使、信安王李祎用远程奔袭的战术，方攻占石堡城。但是在开元二十九年（741年）十二月，由于河西、陇右节度使盖嘉运不思防务，致使吐蕃军重新攻占石堡城。
皇甫惟明进至石堡城后，立即展开攻城。吐蕃守城将士一面凭险据守，一面传书求援。吐蕃即派大论莽布支率军兼程往援，并取得吐谷浑小王的配合，与守城将士里应外合，攻打唐军。皇甫惟明由于急功近利，只顾攻城，忽略打援，结果使唐军曹到重创，副将褚诩战死，只好退兵。
皇甫惟明进京献俘。十二月，唐玄宗对他进行了封赏（《册府元龟·卷一百三十一》）。天宝五年（746年）正月十三日，皇甫惟明又兼河西节度使，鸿胪卿。
元宵节。
皇甫惟明与韦坚相约一同游玩，市井中遇上太子李亨与李适之，四人一起前往位于城内崇仁坊中的景龙道观。
韦坚是太子李亨妃子韦氏的亲哥哥，李适之是李亨的老师。
李适之说：“现在朝廷内是李林甫一手遮天，外是边将安禄山得宠。如此下去，大唐危矣。”
韦坚说：“是啊，李林甫的马料论，弄得忠义之人不敢发言。”
皇甫惟明说：“不如我们联名弹劾，拔掉李林甫这块石头，举荐韦大人为相。这样，安禄山就没有靠山了。”
李亨说：“这本奏折由李大人来写，我想办法交给父皇。”
忽然外面一片喧哗之声，原来是金吾军包围了景龙道观。
李亨斥责：“陈玄礼，你好大的胆，竟敢私自调动金吾军。”
陈玄礼并不说话。
人马分开，玄宗在前，一脸寒霜；李林甫跟在后，神情严肃。
四人慌忙跪拜。