Han var sønn av hertug August av Slesvig-Holsten-Sønderborg-Nordborg og Elisabeth Charlotte av Anhalt-Harzgerode (1647–1723), og ble født i Magdeburg hvor faren var guvernør. Joachim Frederik ble utdannet militært og tjente i 1688 som generalmajor under prins Vilhelm av Oranien.