W 1922 zaręczył się z księżniczką grecką i duńską Olgą Glücksburg, która była jego kuzynką, córką księcia Mikołaja. Zamiast Olgi poślubił jednak księżniczkę szwedzką Ingrid Bernadotte, córkę przyszłego króla Szwecji Gustawa VI Adolfa. Ślub odbył się 24 maja 1935 w Storkyrkan w Sztokholmie. Para miała trzy córki: Małgorzata II (ur. 1940) – królowa Danii Benedykta (ur. 1944) Anna Maria (ur. 1946) – królowa grecka, żona Konstantyna II.
Ponieważ Fryderyk IX nie miał męskiego potomka, parlament duński przez dłuższy czas rozważał możliwość zmiany konstytucji i uczynienie następcą tronu brata króla, księcia Kanuta. Z powodów formalnych decyzja taka nie zapadła i po śmierci Fryderyka IX w 1972 na tron wstąpiła jego córka Małgorzata II.
Krótko po przemówieniu noworocznym na rok 1972 król Fryderyk IX rozchorował się. Objawy choroby były grypopodobne. Po kilku dniach doszło do zatrzymania akcji serca i 3 stycznia 1972 król został przewieziony do szpitala. Po kilku dniach poprawy stanu zdrowia, doszło do kolejnego pogorszenia (11 stycznia). 14 stycznia o godzinie 7:50 król zmarł w obecności swojej najbliższej rodziny i przyjaciół, był nieprzytomny od poprzedniego dnia.