23-åringen, som gjorde sin seniora internationella debut 2012, presenterade vid förra årets VM i Kanada.
Den tidigare ligan vinnare med ADO Den Haag gjorde 15 mål i 94 framträdanden för Ajax sedan ansluta sig till dem 2012.
"Jag letade efter en ny utmaning och jag är glad att få chansen att spela för en så stor klubb," Middag berättade Women's Super League ledares hemsida.
"Det är en bonus att spela i Champions League och jag ser verkligen fram emot att spela på högsta nivå mot klubbar från Frankrike och Tyskland."
Manchester City Women har undertecknat Nederländerna mittfälter Tessel Middag från Eredivisie Women's side Ajax.