С 1777 г. состоял на прусской военной службе. По приглашению Екатерины II прибыл в Россию, был назначен командующим корпусом в районе Херсона (в 1783 г.), а затем (в 1784 г.) — выборгским генерал-губернатором.
Владел выборгской усадьбой Лилль Ладугорд, которую переименовал в «Монрепо», в память об имении в Швейцарии, где провел годы юности. В 1786 г. в силу конфликта с Екатериной II был отправлен в годичный отпуск, выехал из России и более на русскую службу не вернулся. После смерти отца становится правящим герцогом Вюртемберга (1797 г.). Отличаясь привязанностью к названию «Монрепо», он снова дает его, н этот раз — своему дворцу Зеешлосс в Людвигсбурге. В 1806 г. с одобрения Наполеона провозглашает себя королём Вюртемберга под именем Фридрих I.
Умер в 1816 г. в Штутгарте. Его сестра — императрица Мария Фёдоровна (урождённая София Мария Доротея Августа Луиза Вюртембергская), вторая супруга российского императора Павла I, мать трёх российских официальных императоров: Александра I, Константина I и Николая I. Был необыкновенно высок для своего времени — его рост составлял 2,11 м.