Frederik ble født på borgen Haderslevhus i 1609 som nest eldste sønn av Christian IV og dronning Anna Kathrine. Da kongens eldste sønn, prins Christian, døde i 1647, ble Frederik valgt som den nye tronfølgeren og overtok derfor tronen etter sin far da han døde i 1648. I forbindelse med kroningen samme år måtte han underskrive den hittil strengeste håndfestning, noe som øket Riksrådets makt betydelig.