Figlio di Pietro II re di Sicilia e di Elisabetta di Carinzia, nacque a Catania il 1° settembre 1341.
Nel 1355 ereditò da un cugino il titolo di duca di Atene. Ebbe la corona di Trinacria nello stesso anno alla morte del fratello maggiore Ludovico sotto la reggenza della sorella Eufemia fino al 1357.
Durante il suo regno si sforzò di tenere sotto controllo le tensioni politiche provocate dalla rivalità tra le famiglie nobili più potenti.
Nel 1372 firmò la pace di Avignone con Giovanna d'Angiò per concludere definitivamente le ostilità iniziate con i Vespri Siciliani e proseguite dopo il trattato di Caltabellotta.
Federico morì a Messina il 27 luglio 1377.
Aveva avuto due mogli. Dalla prima, Costanza d'Aragona sposata nel 1361, ebbe una figlia di nome Maria, Dalla seconda, Antonia del Balzo sposata nel 1372 non ebbe figli. Ebbe inoltre un figlio naturale di nome Guglielmo.
Alla sua morte unica erede rimase la figlia Maria che venne affidata alla tutela di Artale Alagona.