Fredrik Vilhelmin vanhemmat olivat Hessenin vaaliruhtinas Vilhelm II ja Preussin prinsessa Augusta. Vilhelm II nimesi Fredrik Vilhelmin kanssahallitsijakseen 30. syyskuuta 1831, mutta käytännössä Fredrik Vilhelm toimi siitä alkaen sijaishallitsijana, sillä hänen isänsä vietti loppuikänsä poissa pääkaupungista Kasselista ja sivussa päätöksenteosta. Vaaliruhtinas hänestä tuli isänsä kuoltua vuonna 1847. Isänsä ja isoisänsä tavoin Fredrik Vilhelmin asenne liberaaleihin poliittisiin uudistuksiin oli taantumuksellinen ja hän olisi halunnut kumota vuoden 1831 perustuslain. Vallankumousvuoden 1848 aikana hän joutui tekemään myönnytyksiä säätämällä joitain edistyksellisiä lakeja, mutta vallankumouksen laannuttua hän pyrki peruuttamaan ne. Tämä johti levottomuuksiin, jotka pakottivat hänet pakenemaan pääkaupungistaan syyskuussa 1850, mutta hänen äärivanhoillinen ministerinsä Ludwig Hassenpflug pyysi sotilaallista apua Saksan liitolta. Itävallan ja Baijerin lähettämät sotajoukot marssivat Hesseniin marraskuussa 1850 ja Fredrik Vilhelm pääsi palaamaan Kasseliin joulukuussa. Vuonna 1852 säädettiin uusi perustuslaki, joka kuitenkin korvattiin vuonna 1862 Preussin painostuksesta vuoden 1831 aiemmalla perustuslailla.