Родился 30.05(9.06).1661. Старший сын царя Алексея Михайловича от его первой жены Марии Ильинишны Милославской. Сыновья Алексея Михайловича от первого брака отличались крайне слабым здоровьем. Двое из них умерли в младенчестве. Подававший большие надежды Алексей скончался в возрасте 16 лет. Младший, Иван, отличался болезненностью и слабоумием. Фёдор, объявленный наследником в возрасте 14 лет, страдал цингой и с трудом ходил, опираясь на палку.

Фёдор был воспитанником западно-русского монаха Симеона Полоцкого, который привил будущему царю интерес к польским обычаям, обучил польскому и латинскому языкам. Фёдор получил в основном церковное воспитание. Слабый, болезненный от природы, он очень легко поддавался разным влияниям.

Этой чертой его характера немедленно воспользовались враги второй жены Алексея Михаиловича, Натальи Кирилловны Нарышкиной, и её родственника, боярина Артамона Матвеева, имевшего большое влияние при дворе в последние годы правления царя Алексея Михайловича. Первое место среди них занимали родственники царя, Милославские, из которых главным был боярин Иван Михайлович Милославский, ненавидивший Матвеева за то, что Артамон Сергеевич обличал перед царём его злоупотребления, за что царь удалил Милославского в Астрахань на воеводство. С Милославскими заодно был боярин оружничий Богдан Матвеевич Хитрово, которого Матвеев обвинял перед царём, что тот начальствуя Приказом Большого Дворца, вместе со своим племянником Александром обогащался незаконным образом за счёт дворцовых имений и брал взятки с дворцовых подрядчиков.

Матвеева 4.07.1676 удалили от Посольского приказа, а 11.06.1677 его лишили боярства, отобрали все поместья и вотчины и сослали вместе с сыном, в Пустозерск. Вслед за тем в ссылку были отправлены двое братьев царицы Натальи Кирилловны, Иван и Афанасий Нарышкины. Сама царица Наталья Кирилловна с сыном Петром была определена на проживание в селе Преображенском и находилась постоянно под страхом и в загоне.

В церковных делах всем самовольно управлял патриарх Иоаким. Духовник царя Алексея Михаиловича Андрей Саввинов был обвинён в безнравственных поступках и сослан в Кожеезерский монастырь. Была отягчена также участь патриарха Никона — из Ферапонтова он был переведён под более строгий надзор в Кирилло-Белозерский монастырь.

В 1676 была начата война с Османской империей и её вассалом, Крымским ханством, за влияние на Правобережной Украине. Весной 1676 русские войска совместно с казаками взяли Чигирин, но удержать его не смогли. По Бахчисарайскому миру (1681) Стамбул признал границу русских владений по Днепру и принадлежность Киева к России.

Чигиринские походы тягостно отзывались на народе. Три года все вотчины были обложены особым налогом по полтине со двора на военные издержки; служилые люди не только сами должны были быть готовы на службу, но их родственники и свойственники, а с каждых 25 дворов их имений должны были поставлять по одному конному человеку.

На юго-востоке происходили столкновения с кочевыми народами. Калмыки, под начальством своих тайшей, то отдавались под власть русского государя и помогали России против крымских татар, то делали набеги на русские области. Донские казаки не слушали правительства и постоянно враждовали с калмыками. Пределы Западной Сибири беспокоили башкиры, а далее, около Томска, делали набеги киргизы. В Восточной Сибири возмутились платившие ясак якуты и тунгусы, выведенные из терпения грабительствами и насилиями воевод и служилых людей, но были укрощены.

В начале царствования Фёдора Алексеевича возвысились незнатные, но ловкие придворные: постельничий Иван Максимович Языков и стольник Алексей Тимофеевич Лихачев. Именно они устроили брак царя с Агафьей Семёновной Грушецкой польского происхождения. Венчание состоялось 18(28).07.1680. При Агафье значительно изменился придворный быт русского царя: люди впервые начали брить бороды и носить "немецкое платье". Начали открываться польские и латинские школы, по инициативе Симеона Полоцкого появилась Славяно-греко-латинская академия.

Так как Милославские всячески старались препятствовать этому браку, и даже пытались оклеветать невесту, то после женитьбы царя их влияние при дворе падает, а Языков и Лихачёв получают преобладающее влияние на дела, и царь их слушается во всём. При их посредстве был издан ряд распоряжений для устранения злоупотреблений и запутанности в делах по владению вотчинами и поместьями. Были уничтожены губные старосты. Все уголовные дела были соединены в Разбойном приказе.

Одновреманно были ликвидированы откупа на винную продажу и на таможенные сборы. Вместо откупов опять введены были "верные головы" и "целовальники, выбранные из торговых и промышленных людей.

В марте 1680 было предпринято межевание вотчиных и помещичьих земель, которое вызывалось желанием прекратить споры по поводу рубежей, доходившие очень часто до драк между крестьянами споривших сторон, а иногда и до смертоубийства. Однако межевание на первых порах привело к ещё большим раздорам между землевладельцами. Помещики и вотчинники жаловались на писцов, которым было поручено межевание, а писцы, которые были также из помещиков, на землевладельцев; таким образом правительство должно было отправлять ещё особых сыщиков для разбирательства споров между владельцами земель и межевщиками и грозило тем и другим потерею половины их поместий; другая половина отдавалась жене и детям виновного.

Всем помещикам и вотчинникам было предписано объявить о числе имеющихся у них крестьянских дворов. Окончательно уничтожен был Холопий приказ. Сами крестьяне почти уже сравнялись с холопами по своему положению.

В 1681 опальному Никону было разрешено вернуться в Воскресенский Новоиерусалимский монастырь, но престарелый патриарх умер в пути 17(27).08.1681. Царь Фёдор Алексеевич настоял на отпевании Никона как патриарха, несмотря на протесты патриарха Московского Иоакима.

14(24).07.1681 царица Агафья Грушецкая умерла при родах; новорожденный младенец Илья тоже вскоре скончался. 15(25).02.1682 царь женился вторично на родственнице Языкова, Марфе Матвеевне Апраксиной. Эта женитьба отразилась на судьбе Матвеева: по просьбе царицы, которая была его крестницей, он был объявлен невиновным и ему вернули двор в Москве, подмосковные и другие вотчины. Однако возвращению боярина в Москву препятствовали царевна Софья и её родные сестры, ненавидевшие Матвеева. Молодая царица в короткое время приобрела столько силы, что примирила царя с Натальей Кирилловной и царевичем Петром.

В январе 1682 был созван собор "для устроения и управления ратного дела". На соборе было принято решение ввести европейское разделение войска на роты, вместо сотен, под начальством ротмистров и поручиков, вместо сотенных голов. Собор нашёл нужным уничтожить местничество, наносившее большой вред государственной деятельности. При этом разрядные книги, которыми руководствовались при распределении государственных должностей, были сожжены.

Около того же времени был созван и церковный собор, на котором был основан ряд новых независимых епархий: в Севске, в Холмогорах, в Устюге, в Енисейске. Вятская епископия была возвышена в архиепископию; назначены были епископы: в Галиче, Арзамасе, Уфе, Танбове (Тамбове), Воронеже, Волхове и в Курске. Были приняты некоторые меры для поднятия нравственности среди духовенства и, главным образом, монахов, а также для борьбы с расколом, к противодействию которому была призвана светская власть.

Фанатики из числа раскольников заводили т.н. "пустыни", завлекали туда толпы народа, поучали его не ходить в церковь, не креститься тремя перстами, толковали, что приближаются последние времена, наступает царство Антихриста и благочестивым христианам ничего не остается, как добровольно идти на страдание за истинную веру. Такие пустыни появлялись во многих местах на севере, на Дону, но особенно в Сибири. Воеводы посылали разгонять их, но фанатики сами сжигались, не допуская к себе гонителей, оправдывая себя примером мучеников, особенно Св. Манефы, которая сожглась, чтоб не поклониться идолам.

Со второй женой царь прожил недолго: 27.04(7.05).1682 он умер, не оставив детей и не сделав никаких распоряжений относительно престолонаследия. Царица Марфа, оставшись бездетной, более 33 лет носила траур, пребывая вдовствующей царицей и умерла 31.12.1715 (11.01.1716) в царствование Петра I.