På det utenrikspolitiske området gjenopptok Frederik sin fars kamp om herredømmet i Østersjøområdet. I 1657 gikk Danmark til krig mot Sverige, mens Karl X Gustav var opptatt i Polen og Brandenburg. Danmark hadde imidlertid hverken noen særlig slagkraftig hær eller betydelige allianser på dette tidspunkt. Den svenske kongen forlot Polen og marsjerte med sin hær på 6000 ryttere og 2500 fotfolk opp gjennom hertugdømmene og Jylland. Svenskene inntok den nyanlagte festningen Frederiksodde og tok blant annet den hardt sårede øverstbefalende for den danske hær, riksmarsk Anders Bille, til fange. Inntil videre forhindret den danske flåten den svenske hær i å krysse Lillebælt, men tre måneder senere lyktes det svenskene å gå over isen til Fyn, og få dager senere fortsatte de over isen på Storebælt mellom Langeland og Lolland. Danskenes forsvar brøt sammen og Frederik III måtte kapitulere til arvefienden.