Родился 1 декабря 1918 года на хуторе Пелехивщина, (ныне Глобинский район, Полтавской области Украины). Брат Г. И. Майбороды.
Одаренность, прекрасная память, настойчивость и требовательность к себе помогли П. Майборода пройти четырехлетний курс Киевского музыкального училища за два года. В 1938 году он стал студентом консерватории. В 1947 году окончил КГК имени П. И. Чайковского (класс композиции Л. Н. Ревуцкого). После Великой Отечественной войны около шести лет Платон Илларионович работал преподавателем в Киевском музыкальном училище им. Р. Глиера.
Автор песен, хоровых и симфонических произведений, музыки к спектаклям и фильмам. Популярность в народе сыскали его песни «Рушник», «Киевский вальс» (обе на слова А. С. Малышко) и др.
Автор сборника «Украинские народные песни в записях Платона Майбороды» (1986).
П. И. Майборода умер 8 июля 1989 года. Похоронен в Киеве на Байковом кладбище.