Na de dood van zijn oudere broer Willem Lodewijk van Nassau-Dillenburg in 1620 trachtten prins Maurits van Oranje en vervolgens diens halfbroer Frederik Hendrik, beiden graaf van Nassau, het stadhouderschap van Friesland van Willem Lodewijk over te nemen. Willem-Lodewijk had aan het eind van zijn leven echter Ernst Casimir aangewezen en de Staten van Friesland kozen zijn zijde. Op 3 augustus 1620 werd Ernst Casimir beëdigd als gouverneur (stadhouder) van Friesland.[1]
Ernst Casimir overleed in juni 1632, 58 jaar oud, toen hij bij de inspectie van de loopgraven bij een beleg van Roermond door een musketschot in zijn hoofd werd getroffen. Hij werd als graaf van Nassau-Dietz opgevolgd door zijn zoon Hendrik Casimir, die door de Staten van Friesland, Stad en Lande en de Landschap Drenthe ook tot stadhouder werd benoemd.
De musketkogel die hem geraakt zou hebben en de vilten regenhoed die hij zou hebben gedragen toen hij sneuvelde belandden via het Koninklijk Kabinet van Zeldzaamheden in de vaste collectie van het Rijksmuseum Amsterdam. De hoed van beverhaar bevat een klein gat. Op 19 februari 2020 zond de AVROTROS het tv-programma Historisch Bewijs uit, waarin wetenschappers hun onderzoek naar de hoed van Ernst Casimir presenteerden. Volgens hen was het hoofddeksel in het Rijksmuseum inderdaad de hoed die Ernst Casimir droeg toen hij door een musketkogel in het hoofd werd getroffen. Er werd ijzer in de hoed aangetroffen waarvan vermoed wordt dat het afkomstig is van bloed van Ernst Casimir dat na het geloste schot van zijn hoofd op de hoedenrand sijpelde.[2]
Graaf Ernst Casimir sneuvelt bij het beleg van Roermond, 2 juni 1632. De graaf op een bed voor zijn legertent 1722-84 Simon Fokke Rijksmuseum Amsterdam