Frederik 9. blev født den 11. marts 1899 på Sorgenfri Slot i Kongens Lyngby, nord for København. Han var ældste søn af Christian 10. og dronning Alexandrine af Mecklenburg-Schwerin. Frederik var en del af den glücksborgske slægt og blev døbt Christian Frederik Franz Michael Carl Valdemar Georg.

Frederik blev uddannet på Søværnets Kadetskole og blev i 1921 udnævnt til sekondløjtnant. Han elskede livet på havet og avancerede støt i graderne. I 1927 fik han sin første chefkommando på torpedobåden Søhunden. Som kronprins brød han en lang tradition i Kongehuset ved at uddanne sig i netop søværnet frem for hæren. Hans lange karriere som søværnsofficer kom i høj grad til at præge hans liv som konge.

I 1935 blev Frederik (9.) og den 10 år yngre svenske Prinsesse Ingrid gift. De blev gift i Stockholm, da det var traditionen at brylluppet fandt sted i brudens hjemland. Kort efter brylluppet sejlede det nygifte par til København på Kongeskibet Dannebrog. Sammen fik parret tre døtre: Prinsesse Margrethe, Prinsesse Benedikte og Prinsesse Anne-Marie. Frederik 9. var et udpræget familiemenneske og han og Dronning Ingrid gjorde Kongehuset langt mere nærværende for danskerne, bl.a. ved at invitere medierne indenfor i hjemmet på Amalienborg og ved at dele billeder af deres tre døtre. Frederik 9., Dronning Ingrid og de tre prinsesser blev således velkendte ansigter for hele Danmarks befolkning.

Frederik (9.) blev konge den 20. april 1947 efter sin fars (Christian 10.) død. Hans regeringstid faldt sammen med en af de største og hurtigste omstillingsperioder i Danmarks historie. Det danske samfund gik i perioden fra at være et knaphedspræget landbrugssamfund til et velfærdssamfund præget af overflod. Samtidig blev den ældre neutralitetspolitik afløst af en aktiv alliancepolitik, og som konsekvens af 1960’ernes højkonjunktur kom kvinderne i langt højere grad end tidligere ud på arbejdsmarkedet. Frederik 9. fulgte med tiden og blev derfor hurtigt kendt som en moderne konge, der tilpassede sig de nye tider. Han og Dronning Ingrid formåede ved fælles kraft at styrke monarkiets rolle som en samlende kraft i en tid med store sociale og økonomiske forandringer. 

Frederik 9. var kendt for sin ligefremme og folkelige væremåde. Han elskede musik og var en dygtig dirigent, der mestrede et bredt, klassisk repertoire. Han optrådte ikke offentligt, men dirigerede ofte ved privatopførelser - bl.a. i Det Kongelige Kapel, som hvert år gav Kongen en koncert i fødselsdagsgave.  

Frederik 9. var den første konge til at holde de tv-transmitterede nytårstaler, der fortsat skaber et vigtigt bånd mellem den siddende regent og befolkningen. 

I samarbejde med Dronning Ingrid gennemførte Frederik 9. omstillingen af monarkiet fra en fjern, ophøjet institution til et symbol på den standsudjævning, der fulgte med moderniseringen. Han formåede at omgås mennesker med naturlig venlighed og varme uden at miste den værdighed, der hørte kongegerningen til. Hans uddannelse i søværnets forpligtende, men uformelle miljø, som han hele livet følte sig særligt knyttet til bidrog også til hans stil. 

Kort efter at have holdt sin nytårstale ved årsskiftet 1971/72, blev Frederik 9. syg. Han blev indlagt på kommunehospitalet i København frem til sin død 14. januar 1972. Dagen efter blev hans ældste datter udråbt til Dronning Margrethe 2. af Danmark.

Frederik 9. blev efterfølgende transporteret til Roskilde Domkirke, hvor hans kiste stod i Glücksborgernes kapel frem til 1985. Her stod hans gravmonument færdigt lige udenfor Roskilde Domkirke, hvor han blev gravlagt. Da hans hustru, Dronning Ingrid, døde i 2000 blev hun gravlagt ved siden af ham i gravmonumentet.