O pai de Frederico faleceu em 1583, quando ele contava 9 anos de idade, tendo ficado à guarda do seu tio João Casimiro, um fervoroso calvinista. O matemático e astrónomo calvinista Bartholemaeus Pitiscus serviu como seu tutor, tornando-se, mais tarde, em pregador da corte.
Em janeiro de 1592, Frederico assumiu o controle do governo do Palatinado depois da morte de João Casimiro, tendo continuado as medidas anticatólicas do tio. Assumiu a liderança da União Protestante em 1608, pelo que o conflito entre católicos e protestantes cresceu significativamente no Palatinado.
Frederico mostrou, apesar sua falta de formação, um grande interesse na área das humanidades, tendo dotado a Universidade de Heidelberg com cadeiras de história e orientalismo. No entanto, abandonou-se aos seus prazeres e arruinou as finanças dos seus territórios.
O eleitor Frederico IV manteve uma importância permanente, tendo mandado construir, entre 1606 e 1607, a fortaleza Friedrichsburg, a partir da qual viria a surgir a cidade de Mannheim e o Palácio de Mannheim. As suas principais actividades no Castelo de Heidelberg prenderam-se com a criação do chamado Friedrichsbaus (Edifício de Frederico) e a expansão das três torres no lado oriental.