Herda o direito ao trono com a morte dos irmãos mais velhos, Miguel e João Carlos. Tem 5 anos quando o pai abdica. É coroado aos 15, em 1841. Em 1843 casa-se com a princesa Teresa Cristina Maria de Bourbon, filha de Francisco I, rei das Duas Sicílias.
Interessado pelas letras e pelas artes, mantém correspondência com cientistas europeus, entre eles Pasteur e Gobineau, e protege os intelectuais e escritores. Durante seu reinado, viaja para várias partes do mundo, conhecendo quase toda a Europa, os Estados Unidos e o Canadá.
Calmo e inteligente, é prestigiado pelo progresso que promove na economia brasileira com a introdução da produção cafeeira e a ampliação da rede ferroviária e de telégrafo.
Governa o país até o fim do Império. Viaja para Portugal dois dias depois daproclamação da República, debilitado pela diabete. Recuperado, vive entre as cidades francesas de Paris, Cannes e Versalhes, onde assiste a espetáculos de arte e participa de palestras e conferências. Morre de pneumonia em Paris, no Hotel Bedford.