Frederik Casimir was de zoon van hertog Jacob en Louise Charlotte van Brandenburg, een dochter van keurvorst George Willem. Zijn jeugd bracht hij door aan het hof van zijn oom, de Grote KeurvorstFrederik Willem van Brandenburg. Hij verbleef langere tijd in Frankrijk, maar werd, toen het leek dat hij zich tot het katholicisme zou bekeren, op bevel van Frederik Willem teruggehaald. Vanaf 1672 streed hij in Nederlandse dienst in de Hollandse Oorlog, maar in 1674 moest hij vanwege dreigende represailles van Lodewijk XIV terugkeren naar Duitsland.
Frederik Casimir werd na zijn vaders dood in 1682 hertog van Koerland. Zijn heerschappij zou geplaagd worden door geldnood, met name veroorzaakt door zijn pronkzucht en dure hofhouding. Om zijn geldnood de baas te worden liet Frederik Casimir zich in met allerlei dubieuze zaken, waaronder soldatenhandel met Christiaan V van Denemarken. Ook verkocht hij de ondernemingen van zijn vader, verpandde hij de hertogelijke domeinen en verkocht hij de kolonie Tobago aan de Britten. Frederik Casimirs aanzien verslechterde hierdoor sterk en zijn gehele regeringsperiode werd gedomineerd door conflicten met de adel en de landdag.
Frederik Casimir stierf in 1698. Hij werd opgevolgd door zijn minderjarige zoon Frederik Willem, namens wie zijn broer Ferdinand als regent optrad.
Na de dood van zijn eerste vrouw hertrouwde hij in 1691 met zijn nicht Elisabeth Sophia (1674-1748), dochter van de Grote Keurvorst Frederik Willem van Brandenburg. Uit dit huwelijk werden twee kinderen geboren:
