Etter hertuginne Annas død giftet Frederik seg med Sophie av Pommern i oktober 1518. Hun var datter av Bogislav X av Pommern. I ekteskapet med Sophie ble det født fem barn; Hans (1521–1580), Elisabeth (1524–1586), Adolf (1526–1586), Dorothea (1528–1575) og Frederik (1529–56).