Nils Middelboe flyttede som 4-årig med familien fra Brunnby i Skåne til København i 1891. Han havde en søster og og tre ældre brødre. Han blev dansk statsborger26. februar1910.[1]
Nils Middelboe indledte sin karriere som seniorspiller i KB som 15-årig, hvor han spillede sammen med to ældre brødre. I efteråret 1903 blev han hentet op på klubbens førstehold og dystede dermed i KBU's bedste række, som på daværende tidspunkt var landets stærkeste turnering. Ved siden af sin fodboldkarriere dyrkede Middelboe også atletik, og han blev blandt andet dansk mester i trespring og 4 x 100 meter, lige som han satte danske rekorder i såvel trespring som 800 meter løb. Han var desuden en ypperlig bandy- og tennisspiller
Som fodboldspiller var Middelboe halfback. Han blev, trods at han stadig var svensk statsborger, udtaget til det danske landshold, som deltog i OL i London i 1908, og som blev de første officielle landskampe med et dansk hold efter nogle uofficielle kampe i årene forinden. Han scorede Danmarks første officielle mål i kampen mod Frankrigs B-hold, en kamp Danmark vandt med 9-0. I alt fik han 15 landskampe, hvori han scorede 7 mål i perioden 1908-1920. Med landsholdet vandt han sølvmedalje ved OL i 1908 og OL i 1912. Han vandt i perioden 1904-1913 fire KBU-mesterskaber og afsluttede den danske del af sin karriere med det første DM for KB, da mesterskabet indførtes 1913.
Middelboe skrev i 1913 en kontrakt med Newcastle United F.C., men fik af klubbens ledelse tilladelse til at skifte til Chelsea F.C., inden han nåede at spille for klubben. Han flyttede til London, og her meldte han sig ind i Chelsea, hvor han spillede til 1923, hele tiden som amatør, skønt han kunne have tjent en pæn portion på at blive professionel. Han fik 1913 ansættelse i British Bank of Northern Commerce og indtrådte i 1917 i bankfirmaet Frederick Huth & Company, fra 1927 som chef for valutaafdelingen. Han udtalte selv, at han ikke var fodboldgal, så derfor kom bankkarrieren i første række. Han fik også en ordning, så han ikke behøvede at spille på udebane. På trods af denne lidt luksusprægede indstilling blev Middelboe i sin første kamp, 15. november 1913 mod Derby County FC, udpeget som anfører. Han kom til at spille 175 kampe, deraf 41 kampe i Division One, for Chelsea og var klubbens første ikke-britiske spiller. 15. november1919 vandt Chelsea med 4-0 på hjemmebane over Preston North End F.C., og her scorede han karrierens eneste mål i den engelske liga. Han spillede efterfølgende i to amatørklubber, nemlig London Corinthians og London Casuals FC, og sad i disse klubbers bestyrelse og spilleudvalg, inden han stoppede karrieren i 1926. Derefter var han et års tid direktør for i Clapton Orient. På opfordring af det engelske fodboldforbund holdt han flere foredrag om fodbold.
Nils Middelboe vendte i 1936 tilbage til Danmark, hvor han blev sekretær og træner for KB og samtidig udnævnt som æresmedlem. I perioden med ham som træner vandt KB blandt andet DM i fodbold i 1940. Da KB i 1946 fejrede sit 70-års jubilæum, inviterede man som en æresbevisning for Nils Middelboe Chelsea til en venskabskamp. Han blev direktør for KB-Hallen efter åbningen 1938 og frem til 1959. Som foredragsholder og kursusleder blev han benyttet overalt i landet, og fra 1942-1964 sad han i DBUs trænerudvalg.