Han var søn af kontreadmiral Christian Giørtz Middelboe og hustru Hedevig Therese f. Lund, blev kadet 1901, sekondløjtnant 1905, var med skonnerten Ingolf til Dansk Vestindien 1905-06 og med krydseren Heimdal til Middelhavet 1906-07, blev premierløjtnant 1907, fik skibsførerbevis 1908 og tog afsked fra Søværnet 1909 for at studere skibsbygning i Skotland på Armstrong College og University of Durham, hvor han tog afgangseksamen 1910.Middelboe blev dernæst ingeniør i A/S Burmeister & Wains Maskin- og Skibsbyggeri 1910, driftsbestyrer 1923 og var underdirektør 1929–33. Han var ansat hos Dorman, Long & Co. som ledende ingeniør for bygningen af Storstrømsbroen, var direktør for og formand i bestyrelsen for Dansk Engelsk Staal-konstruktions Aktieselskab og associeret Dorman, Long & Co. 1933-39.Han blev sideløbende kaptajnløjtnant i reserven 1923, orlogskaptajn 1940 og fik atter afsked fra Søværnet 1943. Middelboe var dog til tjeneste ved Søværnet 1939–44 og 1946–47. Han var Ridder af Dannebrog og Dannebrogsmand.
Ægteskaber
Middelboe blev gift 1. gang 21. september 1907 med Ellen de Nully Brown (7. marts 1888 – 1960), som han havde mødt i Dansk Vestindien. Hun var datter af skibsreder Peter de Nully Brown og Julie Frederikke Augusta født Halberg. Ægteskabet blev opløst. 2. marts 1916 ægtede han i Holmens Kirke skuespillerinde Ingeborg Elisabeth Larsen (1887-1931), datter af grosserer Victor Charles Larsen og Louise Gertha født Ludvigsen. 3. gang ægtede han 15. januar 1932 skuespillerinde Gudrun Nissen født Houlberg (1889-1940, gift 1. gang med Helge Nissen).Det Kongelige Bibliotek og Forsvarets Bibliotek har portrætter af Middelboe
