Frederik var sønn av hertug Hans den yngre av Sønderborg og Elisabeth av Braunschweig-Grubenhagen, og oppkalt etter sin fetter Frederik II. Frem til 1597 ble han oppdratt ved det danske hoffet sammen med sine fettere. I 1603 var det på tale at han skulle giftes med en datter av den russiske tsaren, men til farens ergrelse ville han ikke vite av det. I 1615 fikk Christian IV overtalt ham til å gå inn i krigsvesenet, noe faren betalte utgiftene for. Ikke lenge etter stakk han dog av og søkte tilflukt hos søsteren Maria i hennes kloster i Itzehoe.