Frederik was de zoon van hertog Leopold IV en Frederika van Pruisen, kleindochter van Frederik Willem II. Hij studeerde in Bonn en Genève, nam in 1851 dienst in het Pruisische leger te Potsdam en verbleef vanaf 1853 in Dessau. Op 22 april 1854 trad hij in het huwelijk met Antoinette, dochter van Eduard van Saksen-Altenburg. In de Duits-Deense Oorlog van 1864 nam hij onder leiding van zijn zwager Frederik Karel van Pruisen deel aan de Sleeswijkse veldtocht en als luitenant-generaal streed hij in 1870/71 in de Frans-Duitse Oorlog. In 1871 woonde hij te Versailles de keizerskroning van Wilhelm I bij.