Adolf Frederik ble født på Gottorp slott i Hertugdømmet Slesvig som den annen sønn av Christian August av Slesvig-Holsten-Gottorp i hans ekteskap med Albertina Frederika av Baden-Durlach. Hans far, som var en yngre sønn av hertug Christian Albrecht av Slesvig-Holsten-Gottorp, var fyrstbiskop av Lübeck og fungerte under den store nordiske krig også som regent for sin mindreårige nevø, hertug Carl Frederik av Slesvig-Holsten-Gottorp. Blant hans søsken var prinsesse Johanna Elisabeth av Slesvig-Holsten-Gottorp, som siden skulle bli mor til Katarina den store av Russland.