Barboni inizia la sua carriera cinematografica come operatore lavorando per l’Istituto Luce. Nel dopoguerra l’esperienza che ha maturato come documentarista e come fotografo nei teatri di posa, dove ha svolto la sua professione durante gli anni Quaranta, contribuisce a caratterizzare il suo stile che lo fa diventare ben presto uno dei protagonisti principali del cinema neorealista. Negli anni ’50 collabora assiduamente con Pietro Germi mettendo al servizio di molti suoi film il proprio originalissimo talento figurativo. Nascono così La città si difende (1951), Il brigante di Tacca di Lupo (1952), Gelosia (1953), Il ferroviere (1956), L’uomo di paglia (1958), Un maledetto imbroglio (1959) e Divorzio all’italiana (1961). Negli stessi anni lavora anche con Renato Castellani in I sogni nel cassetto del 1957, con Monicelli - Padre e figli (1957), La grande guerra (1959) - e con Dino Risi in Una vita difficile girato nel 1961, anno durante il quale Barboni mette il sigillo alla sua carriera di cineasta improntando, con il suo personale uso della luce in sede di ripresa, lo stile fotografico del film La viaccia di Bolognini. Gli anni seguenti sono contraddistinti dall’impegno sul set di alcuni film ad episodi che nulla aggiunge e nulla toglie, dal punto di vista artistico, agli importanti riconoscimenti avuti, come direttore della fotografia, da registi del calibro di Camerini, Blasetti, De Sica, Zampa, Monicelli, Castellani, Risi e Germi.
