Frederik Vilhelm var yngste sønn av hertug Ernst Günther av Slesvig-Holsten-Sønderborg-Augustenborg og hertuginne Augusta av Glücksborg. Etter sin far fikk han stillet i utstikt det innbringende domprostiet i Hamborg og posten som guvernør på Als. Domprostiet fikk han som ung allerede i 1676. Ved farens død i 1689 ble moren ifølge testamentet stadfestet av kongen, sittende i uskiftet bo med rett til å ordne arvefølgen. Hun valgte å utelukke den eldre sønnen Ernst August (1660–1731), som var konvertert til katolisismen, til fordel for Frederik Vilhelm. Han ble omtrent samtidig utnevnt til guvernør på Sønderborg. Da Ernst August i 1695 igjen vendte tilbake til den lutherske tro, gik guvernørembedet over til ham.