ב-7 בדצמבר1674 מת אחיו הבכור של פרידריך קרל, נסיך הכתר של ברנדנבורג, שהיה אמור לרשת את תואר הנסיך הבוחר, ממחלה, ופרידריך הפך ליורש התואר של אביו. כדי להכין אותו לקראת התואר שיירש בבוא היום שיתף אותו האב בקרבות בפומרניה במהלך המלחמה הצפונית הגדולה ב-1675 וב-1678, ובלחימה כנגד הצבא הפולש של שוודיה בחורף של 1679. פרידריך נפל למחלה ממושכת בעקבות קרב זה, ולאחר שהחלים נשא לאישה בפוטסדאם ב-13 באוגוסט1679 את אליזבת הנרייטה מהסן-קאסל, שלה היה מאורס מאז 1673. ב-1680 עבר הזוג להתגורר בארמון קופניק, על אף שבנייתו עדיין לא הושלמה. באותה שנה נולדה בתם היחידה של פרידריך ואליזבת - לואיזה דורותיאה, נסיכת פרוסיה. ב-7 ביולי1683 מתה אליזבת הנרייטה, בגיל 25 בלבד, בברלין-קולן. פרידריך נישא מחדש ב-1684 לסופיה שרלוטה מהנובר, ומנישואים אלה נולד ב-1685 פרידריך אוגוסט, שמת שנה לאחר מכן, וב-15 באוגוסט1688פרידריך וילהלם, יורשו לעתיד של פרידריך.
יחסיו של פרידריך התערערו בשנותיו האחרונות של האב, ובייחוד לאחר שנשא לאישה את סופיה דורותיאה משלזוויג-הולשטיין-זונדרבורג-גליקסבורג ב-1668 ששאפה לקדם את בניה שלה בתור לירושה על פניו של פרידריך. פרידריך חשש כי שלטונו של האב יתחלק בינו ובין ארבעת בניה של דורותיאה, ולכן דרש מאביו להצהיר בפומבי על כך ששלטונו יועבר אליו בשלמותו. ב-7 באפריל1687 מת אחיו הצעיר של פרידריך מנישואיו הראשונים של אביו, לודוויג, וחששותיו של פרידריך מפני הדחתו מהירושה לטובת בניה של דורותיאה גברו. פרידריך, שבאותה העת היה בחופשת מרפא בקרלסבד חשש כי דורותיאה הרעילה את לודוויג, ובמקום לשוב לברלין יצא אל לייפציג, הנובר וקאסל. האצילים המבוגרים דרשו כי יחזור לברלין והבטיחו כי ישמרו על שלומו האישי, ובתיווכו של דנקלמן הסכים פרידריך לשוב לברלין בתום היעדרות של שישה חודשים, בנובמבר 1687. מאבק הירושה נמשך בברלין, אך בתקופה זו כבר השתתף פרידריך לראשונה בישיבה של מועצת המלך, ושני הצדדים הסכימו, למרות החשדות ההדדיים ביניהם, כי אין טעם בהמשך המאבק, לאור מצב בריאותו המידרדר של האב.
פרידריך וילהלם הלך לעולמו ב-9 במאי1688. שבוע לאחר מותו נפגשה לראשונה מועצת המלך בראשותו של פרידריך השלישי, תוארו החדש של פרידריך, לקריאת צוואתו של פרידריך וילהלם. ועל פי המקובל בבית הוהנצולרן מאז 1473 הייתה אמורה הירושה להתחלק שווה בשווה בין פרידריך ובין ארבעת אחיו למחצה. לאחר דיונים משפטיים ארוכים, בהם השתתף בין היתר דנקלמן, מורו הוותיק של פרידריך, הוחלט כי עד 1692 יישאר השלטון בברנדנבורג בידי פרידריך בלבד, כדי לשמור על שלמות הממלכה. בניגוד לאביו, שנהג לקבל את כל החלטות הממשלה בעצמו, מינה פרידריך ב-20 במאי1688 את דנקלמן לראש ממשלה תחתיו.
על אף שהיה מרקיז, נסיך בוחר ודוכס, ביקש פרידריך לעצמו את התואר היוקרתי מלך, ומ-1696 החל במאמצים לשדרוג תואר האצולה שלו לתואר מלכות. רצון זה לא היה מונע רק ממניעים אישיים, אלא גם כחלק מניסיונו של פרידריך לאחד מחדש את המדינה של שושלת הוהנצולרן. מדינתו נודעה בשם ברנדנבורג-פרוסיה, היות שנכסיה העיקריים של המשפחה היו מרקיזות ברנדנבורג של קיסרות רומי הקדושה, ודוכסות פרוסיה שלא הייתה חלק מהאימפריה, אך על פי שלפי החוק הגרמני של תקופתו לא יכלו להתקיים ממלכות בשטחה של קיסרות רומי הקדושה, למעט ממלכת בוהמיה. ראש הממשלה דנקלמן ובכירים אחרים בממשל התנגדו למהלכיו של פרידריך, ולכן ב-20 בדצמבר1696 הורה פרידריך לכלוא אותם במצודת שפנדאו, שם הוחזקו עד 1707. הסיבה היחידה למאסר הייתה חוסר יכולתו של פרידריך להתנגד למורו לשעבר, ומינה לתפקיד במקומו את יריבו של דנקלמן יוהאן קזימיר קולבה פון ורטנברג. בעצתו של ורטנברג מינה פרידריך מועצה מצומצמת שמנתה שלושה יועצים מלבדו, וניהלה את ענייניה של פרוסיה עד ל-1712. המועצה הפכה עד מהרה למוקד שחיתות וכוח שלטוני וזכתה לכינוי ממשלת שלושת הדוכסים.
ב-1 בנובמבר1700 מת קרלוס השני, השליט ההבסבורגי האחרון של ספרד, ואירופה נגררה למלחמת ירושה על כתרו. פרידריך הפך לבן ברית חשוב לבית הבסבורג במאבק על הכתר מול לואי ה-14, מלך צרפת, וב-16 בנובמבר1700, בתום דיונים חשאיים בארמון שונהאוזן, הסכים לאופולד הראשון, קיסר האימפריה הרומית הקדושה, לאפשר לפרידריך, הנסיך הבוחר הפרוטסטנטי להפוך את פרוסיה לממלכה בראשותו, כל עוד יוכתר על שטחים שמחוץ לקיסרות רומי הקדושה, שעליהם החוק הגרמני בעניין אינו חל. בנוסף התחייב פרידריך להעמיד לרשות לאופולד והצבא האוסטרי 8,000 חיילים פרוסים, לטובת מלחמת הירושה הספרדית, ושילם 2 מיליון דוקאטים ללאופולד, ו-600 אלף דוקאטים נוספים לכנסייה, שמתוכם קיבלו הישועים 20 אלף טאלרים.
לאחר קבלת אישורו של לאופולד יצא פרידריך בשיירה ארוכה מברלין לקניגסברג, בירת פרוסיה, ב-13 בדצמבר1700. טקס ההכתרה נערך ב-18 בינואר1701, ובמהלכו הניח פרידריך את הכתר על ראשו בעצמו, ולאחר מכן הכתיר את סופיה שרלוטה. באותה הזדמנות ייסד את מסדר העיט השחור ומינה את עצמו ואת רעייתו לריבוני המסדר. האפיפיור מעולם לא הכיר בתואר המלכות של פרידריך, היות שפרוסיה הייתה לותרנית מאז 1525, ואביו של פרידריך תמך בפרוטסטנטים נגד האפיפיור בשלום וסטפאליה. כדי להבהיר שמלכותו של פרידריך מוגבלת לתחומי פרוסיה ואינה מאיימת על שלטונו של לאופולד בתחומי הקיסרות הקדושה, בחר פרידריך בתואר "פרידריך הראשון, מלך בפרוסיה" ולא בתואר "פרידריך הראשון, מלך פרוסיה".
ב-1702, לאחר מותו של ויליאם השלישי, ירש פרידריך את השלטון גם במחוזות לינגן ומוארס. פרידריך, שהיה קלוויניסט, נבחר גם כנסיך נשאטל ב-1707, תואר שכן זכה להכרה בינלאומית במסגרת הסכם אוטרכט מ-1713. ב-27 בנובמבר1708 נשא פרידריך, שהיה כבר בן 51, את הנסיכה סופיה לואיזה ממקלנבורג-שוורין, שטרם מלאו לה 24. הנישואים היו פוליטיים בעיקרם, היות שלפרידריך היה רק בן אחד. לשניים לא נולדו ילדים, אך סופיה המשיכה לחיות גם לאחר מותו בברלין ב-1713. נכדו של פרידריך, פרידריך השני, היה הראשון שנטל לעצמו את התואר "מלך פרוסיה" באופן רשמי, לצד הכינוי "פרידריך הגדול".
ב-28 באוגוסט1703 הורה ליהודים למחוק את המילים ”שֶׁהֵם מִשְׁתַּחֲוִים לְהֶבֶל וָרִיק, וּמִתְפַּלְּלִים אֶל אֵל לֹא יוֹשִׁיעַ”[1]. וחייבם לומר את התפילה בקול כדי לוודא שאינם אומרים זאת. המשפט נשמט מסידורים רבים שנדפסו באירופה[2]. זאת משום שהמשפט "שהם משתחווים להבל וריק" מתריס באמונה הנוצרית, שהרי "וריק" שווה בגימטריה ל"ישו".