Родился в замке Готторп. Был старшим сыном Кристиана Альбрехта Гольштейн-Готторпского и принцессы Фредерики Амалии Датской.
12 мая 1698 года женился на принцессе Гедвиге Софии Шведской, и 30 апреля 1700 года у них родился сын Карл Фридрих — отец будущего российского императора Петра III.
Фридрих IV погиб во время сражения при Клишове в ходе Северной войны, сражаясь на стороне Швеции.