Zum Zeitpunkt seiner Thronbesteigung im Jahr 1583 war Friedrich erst neun Jahre alt. Aus diesem Grund übernahm sein Onkel, der reformierte Pfalzgraf Johann Kasimir, bis 1592 die Regentschaft in der Kurpfalz. Friedrich IV. soll sich – da er lutherisch erzogen war – zunächst geweigert haben, Johann Kasimir als Vormund anzuerkennen.
Anschließend brach zwischen Friedrich IV. und seinem Großonkel, dem lutherischen Pfalzgrafen Reichard von Pfalz-Simmern (* 1521; † 1598), der Kurpfälzische Administrationsstreit aus, den letztendlich aber Friedrich IV. zu seinen Gunsten entscheiden konnte. Diese Auseinandersetzung und auch die Regierung Friedrichs IV. wurde weit über das Ende seiner Volljährigkeit hinaus von streng reformierten Hofräten gesteuert und bestimmt, die in enger Verbindung zu den im Wetterauer Grafenverein organisierten Familien standen.
Kurfürst Friedrich IV. gründete 1606/07 die Festung Friedrichsburg in holländischem Stil in der Nähe des Fischerdorfes Mannenheim. 1608 übernahm er die Führung der Protestantischen Union. Der Konflikt zwischen katholischen und protestantischen Fürstentümern verstärkte sich erheblich.
Während seiner Regierungszeit trieb Friedrich den Ausbau des Heidelberger Schlosses voran. Zu dieser Zeit entstand der nach ihm benannte Friedrichsbau. Die von Meister Sebastian Götz aus Chur geschaffene Wittelsbacher Ahnengalerie (Hoffassade des Friedrichsbaus) präsentiert die Geschichte der Dynastie sehr eindrucksvoll, allerdings ist die Eingliederung Karls des Großen in diese Reihe historisch unzutreffend. Daneben erfolgten unter Friedrich am Schloss die Errichtung des Altanbaus sowie der Ausbau der drei Türme an der Ostseite.
Friedrich zeigte trotz seiner mangelhaften Ausbildung großes Interesse an den Geisteswissenschaften und ließ an der Heidelberger Universität Lehrstühle für Geschichte und für Orientalistik einrichten.
Dem neugegründeten Mannheim gegenüber war der Kurfürst sehr großzügig. Den Bewohnern wurden Sonderrechte eingeräumt wie zum Beispiel die Befreiung vom Frondienst. Ausländer wurden für 20 Jahre von der Grundsteuer befreit. Damit sollte der Zuzug erleichtert und die Einwohnerzahl erhöht werden.
Friedrich soll im Übermaß Wein konsumiert haben und ein „Trinker“ gewesen sein, was Zeitgenossen zu der Sorge veranlasste, er könnte vor der Zeit und ohne volljährigen Erben versterben – was eine erneute Regentschaft notwendig gemacht hätte.[2]
Friedrich starb 1610 in Heidelberg, wo er in der Heiliggeistkirche begraben wurde, an einer Krankheit.
Wolfgang von Moers-Messmer: Heidelberg und seine Kurfürsten. Die große Zeit der Geschichte Heidelbergs als Haupt- und Residenzstadt der Kurpfalz. Verlag Regionalkultur, Weiher 2001. ISBN 3-89735-160-9.
↑Frieder Hepp: Religion und Herrschaft in der Kurpfalz um 1600. Aus der Sicht des Heidelberger Kirchenrates Dr. Marcus zum Lamm (1544–1606) . Heidelberg 1993. ISBN 3-924973-46-6, S. 242.