Фердинанд был четвёртым ребёнком Филиппа I и Хуаны Кастильской. Он был внуком Фердинанда II Арагонского и Изабеллы Кастильской по материнской линии и Максимилиана I и Марии Бургундской по отцовской. Его старшим братом был император Карл V.
Фердинанд воспитывался при дворе своего деда Фердинанда Католика, в честь которого и был назван. Испанский язык был его родным языком, а испанцы очень любили его, что вызывало недоверие к нему со стороны его старшего брата Карла. Он удалил от Фердинанда его свиту и отправил его весной 1518 г. в Нидерланды. По избрании императором Карла V последний на Вормсcком сейме назначил Фердинанда наместником на время своего отсутствия и поставил его во главе вновь образованного имперского правления.
В 1521 году Фердинанд женился на Анне Ягеллонской, сестре Людовика, короля Чехии и Венгрии, который, в свою очередь, был женат на его сестре Марии. Тогда же он получил от Карла пять австрийских герцогств (Нижнюю Австрию, Верхнюю Австрию, Штирию, Каринтию и Крайну) как долю в наследстве после деда, Максимилиана I. В следующем году по Брюссельскому договору Карл V передал брату еще Тироль, швабские и эльзасские земли Габсбургского дома и уступленные Карлу в 1520 году Швабским союзом Вюртемберг, но потребовал, чтобы эта сделка шесть лет хранилась в тайне.
Летом 1526 года принял участие в работе Первого Шпейерского рейхстага.
В 1526 году в Мохачской битве погиб король Людовик/ (Лайош) II, после чего Фердинанд заявил свои права на короны Венгрии, Чехии, Моравии и Силезии, основываясь на том, что у Людовика не было детей и его наследницей была Анна Ягеллонская. Но венгры и чехи не признавали наследственности королевского достоинства в этих странах. В октябре 1526 года богемский сейм избрал Фердинанда королем, поставив ему при этом некоторые условия, чины же Моравии, Силезии и Лузации признали Анну и ее мужа своими государями по праву наследования. В феврале 1527 года в Праге состоялось коронование Фердинанда.
Гораздо запутаннее было положение дел в Венгрии. Венгры выбрали королем и короновали в ноябре того же года крупнейшего магната Иоанна Заполью, воеводу Трансильвании. Другая часть венгров выбрала в Пресбурге Фердинанда, что повело к продолжительной борьбе за Венгрию, осложнившейся еще вмешательством турок. Соединение Чехии, Моравии, Силезии и Венгрии с наследственными габсбургскими землями создало обширную Габсбургскую монархию, которая для Западной Европы являлась прикрытием со стороны турок. Следствием приобретения славянских и венгерских земель явилось перемещение на восток центра тяжести интересов Фердинанда и его преемников, что способствовало ослаблению императорской власти в Германии.
В 1556 году после отречения своего брата Карла V Фердинанд становится императором Священной Римской империи (утвержден в этом титуле коллегией курфюрстов в 1558 году). Проводил политику, направленную на укрепление внутриимперского мира, достижение компромисса между католиками и протестантами (во многом его стараниями возобновил свою работу Тридентский собор) и на консолидацию имперских сил для борьбы с турецким натиском в Центральной Европе.
С 1521 года был женат на Анне Богемской и Венгерской (1503—1547), дочери Владислава II и Анны де Фуа, королевы Венгрии. Дети: