24 октября 1667 года она вышла замуж за Кристиана Альбрехта Гольштейн-Готторпского. Этот брак был частью мирного договора между Данией и Гольштейном и не был счастливым. Очень часто Фредерике Амалии приходилось страдать из-за разногласий между её мужем и её братом — Кристианом V, королём Дании. Сыновья Фредерики Амалии также придерживались антидатских позиций. В 1694 году Фредерика Амалия осталась вдовой и в 1704 году скончалась в своей резиденции в Киле.
У Фредерики Амалии и Кристиана Альбрехта было четверо детей:
По линии своих сыновей Фредерика Амалия приходилась прабабушкой российской императрице Екатерине II (через Кристиана Августа), а также императору Петру III (через Фридриха IV).