Filho do rei de Portugal dom João VI e da infanta Carlota Joaquina de Bourbon, torna-se príncipe herdeiro com a morte do irmão mais velho, Antônio, em 1801. Chega ao Brasil em 1808 com a família real, em fuga do cerco das tropas de Napoleão a seu país.
Fica no Brasil como príncipe regente quando dom João VI retorna a Portugal em 1821. O Parlamento português exige a sua volta a Lisboa, em 1822, mas ele decide permanecer no país e, no dia 7 de setembro do mesmo ano, proclama a independência brasileira da corte portuguesa. É coroado imperador do Brasil três meses depois, em janeiro de 1823.
Outorga a primeira Constituição do país em 1824, mas, por governar de forma autoritária, sem levar em conta o Parlamento, perde popularidade nos anos seguintes. Diante do desgaste político, em 1831 resolve abdicar em favor do filho, dom Pedro II, e voltar a Portugal, onde assume a Coroa portuguesa como dom Pedro IV.
Morre no Palácio de Queluz, no mesmo quarto em que nasceu. Em 1972, no 150º aniversário da independência brasileira, seus restos mortais são trazidos para a cripta do Monumento do Ipiranga, em São Paulo.