Quando rebentou a Guerra de Esmalcalda em 1546, João Frederico assumiu o comando das suas tropas e partiu para sul, mas quando o seu primo, o duque Maurício, invadiu inesperadamente o seu eleitorado, o príncipe-eleitor foi obrigado a regressar. Conseguiu reconquistar grande parte dos seus territórios e afastar Maurício, mas o sacro-imperador apressou-se a viajar para norte e surpreendeu o eleitor. João Frederico perdeu a Batalha de Mühlberg a 24 de Abril de 1547 e o seu exército dispersou-se. Sofreu uma ferida grave no lado esquerdo do rosto, o que o deixou com uma cicatriz que ia desde a parte inferior do olho até à sua bochecha. Foi feito prisioneiro por Carlos V e enviado para o exílio em Worms.