В 1893 году женился на Марии-Луизе Бурбон-Пармской. От этого брака родилось 4 детей:
28 февраля 1908 года князь Фердинанд женился во второй раз: его супругой стала Элеонора (1860—1917), дочь князя Генриха IV Рёйсс цу Шлейц-Кёстриц. Детей в этом браке не было.
Фердинанд I претендовал на гегемонию Болгарии на Балканах, считая её основным претендентом на европейское наследство Османской империи, при этом опирался на поддержку Германской империи. В 1908 года провозгласил полную независимость от Турции и принял вместо княжеского титула царский (на западноевропейские языки переводится также как «король Болгарии»). В 1912—1913 годах по итогам Первой балканской войны Болгария получила у Турции значительную часть Фракии с Эдирне и, фактически, огромную часть Македонии с выходом к Эгейскому морю. Однако уже в том же 1913 году из-за неурегулированности вопроса с разделом Македонии Фердинанд развязал войну против бывших союзников — Сербии и Греции (Вторая балканская война), в которой Болгария потерпела сокрушительное поражение и даже была вынуждена вернуть часть земель, в том числе область Эдирне, включившейся в войну Турции.
В 1915 году Болгария выступила в Первой мировой войне на стороне Германии (и на сей раз в союзе с Турцией), надеясь ещё раз изменить ситуацию на Балканах в свою пользу. После поражения в войне Фердинанд отрёкся от престола (1918) в пользу сына Бориса III и покинул страну. Живший в родовом Кобурге Фердинанд пережил смерть сына, расстрел другого сына Кирилла, низложение внука Симеона II и установление коммунистической власти в Болгарии.
Фердинанд был писателем и филателистом. Дворец Евксиноград под Варной — красноречивое свидетельство его франкофильских художественных вкусов.