Da hans eldre bror, Ludvig II, var uhelbredelig syk, ble Fredrik I regent i Baden etter sin fars død i 1852. Fra 1856 var han storhertug av Baden. Han ble regnet for å være en liberal tilhenger av konstitusjonelt monarki. Under hans styre ble viktige og retningsvisende reformer gjennomført, blant annet muligheten for borgerlig ekteskap.