Han besteg tronen i Østerrike etter at hans onkel, Ferdinand I av Østerrike, abdiserte som følge av uroligheter i 1848. Hans far hadde frasagt seg retten til tronen tidligere. Frans Josef ble beseiret i krigen mot Sardinia i 1859 og mot Preussen i 1866. Tapene var med på å frembringe forfatningsreformen i 1867, noe som blant annet innebar at det ungarske kongedømmet ble gjenopprettet i union med Østerrike. Med 68 år på tronen er Frans Josef den monarken som har regjert i nestlengst tid som myndig i verdenshistorien, kun overgått av dronning Elisabeth II av Storbritannia.