Han var sønn av sogneprest Jens Holmboe (1673–1743) og Marie Hansdatter Moss (1690–1721). Broren Hans Holmboe (1721–1756) var jernverkseier i Lesja. I 1736 ble han gift med Maren Ancher (1708–1783), datter av sogneprest Bernt Ancher og en slektning av Bernt Anker. Maren Ancher var tante til Peder Anker. De hadde 12 barn. Blant barnebarna hans var professorene Bernt og Christopher Andreas Holmboe.