Будучи наследным принцем, принимал формальное участие в Датской войне 1864 года против Австрии и Пруссии. Впоследствии помогал отцу в работе с правительством. После его смерти в январе 1906 года взошёл на престол.
Во многих отношениях Фредерик был либеральным правителем, более благожелательным к парламентской системе, чем его отец. В 1907 он сформировал комиссию по разработке законопроекта о частичном самоуправлении Исландии, но конечный результат не был достигнут. Популярность Фредерика была основана на его искренности в политике и простом образе жизни. Из-за преклонного возраста и слабого здоровья правил Фредерик недолго.
Во время возвращения из поездки по Франции Фредерик ненадолго остановился в Гамбурге, в отеле Hamburger Hof. Прибыв вечером в гостиницу, он инкогнито отправился на прогулку по улице Юнгфернштиг (нем. Jungfernstieg). По дороге с ним случился обморок, он упал на парковую скамью и скончался. Тело было обнаружено полицией и доставлено в больницу, где врачи констатировали смерть от приступа паралича. Фредерик, как и многие другие члены королевской семьи, был похоронен в соборе города Роскилле.
Потомки Фредерика правят в Дании, Норвегии (дети его сына, принца Карла), Бельгии и Люксембурге (дети его дочери, принцессы Ингеборги).
Мать Фредерика сначала намеревалась женить сына на одной из дочерей английской королевы Виктории, но Виктория не хотела, чтобы её дочери вышли замуж за иностранного наследника престола и покинули Англию. Она желала породниться с одним из немецких принцев. В итоге королеве Луизе пришлось искать другую жену для сына. В июле 1868 года Фредерик был помолвлен с 17-летней дочерью шведского короля Карла XV Ловисой. Ловиса была родом из династии Бернадотов, родоначальник которой Жан Бернадот был маршалом Франции во времена правления Наполеона Бонапарта.
28 июля 1869 года Фредерик и Ловиса вступили в брак. Дети: