Offiser og geodet. Foreldre: Overrettssakfører Sverre Olafssøn Klingenberg (1844–1913) og Hilda Johannesdatter Klingenberg (1843–1912). Gift 8.10.1899 med Anna Lein (24.10.1875–10.6.1971), datter av kaptein Johan Peter Lein (1847–1905) og Therbora Margrethe Oppegaard (1847–1929). Bror av Odd Sverressøn Klingenberg (1871–1944; se NBL1, bd. 7); brorsønn av Trygve Olafssøn Klingenberg (1842–1932; se sst.); dattersønn av Johannes Benedictus Klingenberg (1817–82; se sst.).

Kaare Klingenberg utviklet og ledet oppmålingsarbeidet i Norge i første halvdel av 1900-tallet og var direktør i Norges geografiske oppmåling 1921–45.

Klingenberg vokste opp i Trondheim og tok examen artium ved katedralskolen der 1890. Deretter gjennomgikk han Krigsskolen og ble premierløytnant 1893. Etter eksamen ved Den militære høyskole 1896 var han aspirant i Generalstaben 1897–1901 og stabsadjutant 1903–08. Klingenberg tok generalstabseksamen 1909 og var kaptein i generalstaben 1909–12. 1916 ble han utnevnt til major. Han var lærer i konstruksjonstegning ved Den kgl. Tegneskole/Statens Håndverks- og Kunstindustriskole 1902–21 og lærer i geodesi og matematikk ved Den militære høyskole 1911–34.

Fra 1900 tjenestegjorde Klingenberg i Norges geografiske oppmåling (NGO), først som topograf og siden ved den trigonometriske seksjon, der han ble leder 1905. Siden ble han sjef for den geodetiske avdeling, og 1921 ble han utnevnt til direktør for NGO.

Da landstrianguleringen, den topografiske kartlegging og hydrograferingen etter 1912 også skulle danne grunnlag for den økonomiske oppmåling, utviklet og omorganiserte Klingenberg den geodetiske avdeling. Dette medførte en omlegging av hele trianguleringsarbeidet med nye instrumenter og beregningsmetoder. Astronomiske arbeider ble på nytt innført ved NGO og magnetiske observasjoner satt i gang. Klingenberg tok også initiativ til utgivelse av en ny type omegnskart og løypekart, og han fikk innført Carl Friedrich Gauss' konforme projeksjon som grunnlag for norsk kartverk.

Klingenberg utførte et betydelig arbeid når det gjaldt grenserydding mellom de skandinaviske land, og han var medlem av en rekke kommisjoner som behandlet grensespørsmål. 1909 var han førstekommissær under grenserydding mellom Norge og Sverige langs Trondhjems stift, 1925 hadde han samme funksjon under grenserydding mellom Norge og Finland, og 1929–30 var han grenseoverkommissær under grenserydding mellom Norge og Sverige. Han var medlem og formann i Den norske gradmålingskommisjon i en årrekke og dessuten medlem av Kommisjonen for økonomisk oppmåling i Norge.

Klingenberg skrev en rekke artikler om geodetiske og geografiske spørsmål i innen- og utenlandske fagtidsskrifter og aviser. Han utgav også flere bøker på norsk, svensk og tysk om sitt fagområde geodesi. Han foretok en rekke stipendreiser i utlandet og deltok som representant for Norge i tallrike vitenskapelige kongresser.

Kaare Klingenberg nedla et stort arbeid i en rekke foreninger, bl.a. som formann i Den Norske Turistforening 1923–33, Det Norske Geografiske Selskap 1930–39 og Norsk Fotogrammetrisk Selskap 1930–36, og hadde internasjonale verv innen sitt fag. Han var formann i Spitsbergenkomiteen av 1918 i noen år fra 1922 og fra 1923 medlem av Videnskabsselskabet i Kristiania (nå Det Norske Videnskaps-Akademi). Klingenberg var kommandør av den svenske Vasaorden og Finlands Vita Ros og hadde flere andre utenlandske ordener.

    Et utvalg

  • Landstrianguleringen som grunnlag for økonomisk opmaaling, i TU 1912
  • Hvilken nøiagtighet opnåes ved geodætiske basismålinger, i NMT nr. 4/1922, s. 1–13
  • Norges geografiske opmaalings virksomhet gjennem 150 aar, i TU 1923, s. 413 f.
  • Om Norges karter og dets kartvesens organisasjon, Stockholm 1926
  • Norges kartläggning. Föredrag i Kartografiska sällskapet, Stockholm 1929
  • Våre karters pålitelighet og utseende. Måleplanen 1931–40, i Vor Hær 1932, s. 93–95, 103 f., 110 f. og 117 f.
  • Die amtlichen topografischen Kartenwerke Norwegens und ihre geodätische Grundlage, 1932
  • Norway. Report on the geodetic work executed in 1933–1935, 1936
  • Stud. 1890, 1915, 1942
  • biografi i Barth, 1930
  • O. Holtedahl: biografi i NBL1, bd. 7, 1936
  • HEH 1955
  • Maleri (hoftebilde) av Erik Werenskiold, 1933; DNTs turisthytte Gjendesheim, Vågå