Wilhelm Friedemann Bach werd geboren op 22 november 1710 in Weimar, waar zijn beroemde vader toen hoforganist was van de hertog van Saksen-Weimar. Hij was de eerste zoon van Johann Sebastian en na Catharina Dorothea het tweede kind. Friedemann is vernoemd naar de advocaat dr. Paul Friedemann Meckbach, een oude vriend van zijn vader in Mühlhausen. Hij was samen met een dochter van dominee Eilmar, Anna Dorothea Hagedorn, en Wilhelm Ferdinand Baron von Lyncker (kamerheer van de hertog), peetouder van Friedemann.

Friedemann groeide op in een omgeving met muziek van de hoogste kwaliteit. In huize Bach werd constant gemusiceerd en er liepen altijd leerlingen van Sebastian rond. Dit blijkt ook wel uit het antwoord dat Sebastian gaf op de vraag waarom Friedemann en Carl Philipp Emanuel zo goed waren: "Omdat ze vanaf hun vroegste jeugd de gelegenheid hadden in hun ouderlijk huis goede muziek te horen en geen andere. Al zeer jong, nog vóór ze enig onderwijs hadden genoten, waren ze daarom reeds gewend aan het allerbeste in de kunst." Friedemann kreeg zijn eerste lessen toen hij zeven jaar oud was. De familie Bach was toen net verhuisd naar het calvinistische hof van prins Leopold van Anhalt-Köthen in Köthen, waar Sebastian was aangesteld als kapelmeester. Sebastian richtte zijn lessen aan Friedemann net zo in als hij die zelf had gekregen van zijn oudste broer Johann Christoph. Er werd begonnen met het aanleren van een goede speeltechniek op het klavecimbel en het orgel (inclusief pedaalspel) en verder werd er een begin gemaakt met het beheersen van verschillende genres en stijlen, zowel vrij (prelude, toccata) als streng (fuga, ricercare) en met gebruikmaking van een thema of koraalmelodie. Voor het eerste muzikale onderwijs maakte Sebastian het 'Clavier-Büchlein vor Wilhelm Friedemann Bach'. Sebastian begon hiermee op 22 januari 1720, toen Friedemann 9 jaar was, en gaf het aan Friedemann op zijn tiende verjaardag. Het Clavier-Büchlein begint met drie bladzijden over sleutels, toonsoorten, versieringstekens, vingerzettingen en een korte oefening in C-groot. Daarna een paar korte stukken in makkelijke toonsoorten, zoals praeambula, koraalzettingen en dansen. Bach liet lege bladzijden vrij voor de eerste composities van Friedemann. Dan volgen stukken van Sebastian zelf, zoals vroege versies van de preludes uit Das Wohltemperierter Klavier en vroege versies van de tweestemmige Inventionen en de driestemmige Sinfonias, als oefeningen in fugatische stijl. Hier worden inmiddels ook al lastiger toonsoorten gebruikt als cis en es. Het Büchlein wordt afgesloten met suites van Telemann, Johann Christoph Richter en Gottfried Heinrich Stölzel. Sebastian had hiermee uniek en vernieuwend lesmateriaal ontwikkeld en zou dit later als proeve van zijn pedagogische kwaliteiten voorleggen aan de sollicitatiecommissie in Leipzig.

Op 22 mei 1723 verhuisde de familie Bach naar Leipzig waar Sebastian was aangesteld als cantor van de Thomasschule. Dit kwam Sebastian goed uit, omdat zijn positie in Köthen steeds minder interessant werd en zijn zonen nu in de gelegenheid waren om goed voortgezet en universitair onderwijs te ontvangen. Omdat Sebastian zelf nooit een academische vorming had gehad, wilde hij ervoor zorgen dat zijn zoons die zeker wél kregen. Sebastian schreef Friedemann, kort na aankomst in Leipzig, direct in voor toelating aan de universiteit over enkele jaren. Hij gaf het bewijs van inschrijving met Kerstmis aan Friedemann ten geschenke.

Friedemann was twaalf jaar ten tijde van de verhuizing en kwam in de 'tertia', de vierde klas van de Thomasschule. Friedemann was heel intelligent en al goed geschoold in Grieks en Latijn. Ook hier hield Sebastian zich intensief bezig met de (muzikale) opleiding van Friedemann en schreef voor hem de zes Triosonates (BWV 525-530). Dat deze werken behoren tot het beste wat Sebastian voor orgel geschreven heeft, geeft aan hoeveel tijd en zorg hij besteedde aan zijn oudste zoon. Friedemann kreeg van zijn vader een uiterst gedegen muzikale opleiding, maar Sebastian was nog niet tevreden wat betreft zijn geliefde 'Friede' (de huiselijke naam van de oudste jongen). Het leek hem een essentieel onderdeel van de muzikale opleiding dat Friedemann bij een uitstekend violist ging studeren en daarom zond hij hem in 1726 naar Merseburg om bijna een jaar te studeren en te werken bij Johann Gottlieb Graun, leerling van Tartini en latere collega van Carl Philipp Emanuel in Berlijn. Toch bleef Friedemann's belangstelling vooral gericht op toetsinstrumenten. Na terugkomst uit Merseburg studeerde Friedemann verder aan de Thomasschule en deed in 1729 examen. Na zijn examen ging Friedemann naar de universiteit en studeerde daar gedurende vier jaar rechten, filosofie en wiskunde. In 1729 reisde Friedemann overigens ook naar Halle om daar Georg Friedrich Händel te ontmoeten. Sebastian wilde heel graag Händel ontmoeten, maar was toen helaas ziek zodat hij Friedemann in zijn plaats stuurde om Händel uit te nodigen naar Leipzig te komen, hetgeen deze weigerde.

Aan het eind van zijn studie aan de universiteit blijkt weer de dominante rol van zijn vader. Sebastian schreef op 7 juni 1733 eigenhandig de sollicitatiebrief toen Friedemann meedong naar de organistenpost in de Sophienkirche van Dresden. Sebastian ondertekende deze brief zelfs met zijn eigen handtekening en dezelfde dag stuurde hij ook nog een aanbevelingsbrief naar het kerkenraadslid dat belast was met de aanstelling van de nieuwe organist. Hij maakte zelfs een nette kopie van het Preludium en Fuga in G (BWV 541) voor Friedemann om bij de sollicitatie voor te spelen. De positie in Dresden was niet een heel belangrijke, maar had een aantal voordelen. Friedemann was verplicht elke maandagochtend om acht uur te spelen en iedere zondag en feestdag een morgen- en avonddienst. Hij hield dus genoeg tijd over om zijn studie voort te zetten. En Friedemann had nu de beschikking over het beste orgel van de stad, een orgel van Gottfried Silbermann met 30 registers. Friedemann had thuis ook al les gegeven aan leerlingen van zijn vader en had in Dresden ook veel (eigen) leerlingen, waaronder Theophilus Goldberg (wiens naam voortleeft in de bekende Goldberg-variaties die hij voorspeelde aan zijn beschermheer graaf Keyserlingk).

Vanwege de invloed van zijn vader kon Friedemann gemakkelijk contacten leggen met de Dresdener elite en nadat zijn vader in 1736 benoemd was tot 'Koninklijk Pools en Keurvorstelijk Saksisch hofcomponist' had hij ook een ingang bij de muziekminnende aristocraten van het hof. Desondanks was het leven in Dresden een cultuurschok voor de instabiele en kwetsbare Friedemann. Thuis was hij streng en sober opgevoed en dat stond in schril contrast met het uitbundige leven aan het keurvorstelijk-Saksische hof waar met geld gesmeten werd. Friedemann bleef evenwel altijd een buitenstaander in Dresden. De keurvorst was katholiek teneinde ook koning van Polen te kunnen zijn en daardoor had een protestantse organist weinig te melden. In 1742 ging ook de post van organist in de Frauenkirche, waar net een nieuw Silbermannorgel was gebouwd, ging aan zijn neus voorbij. Deze werd ingenomen door Gottfried August Homilius (een leerling van zijn vader). Met het componeren van wereldse muziek was Friedemann evenmin succesvol. Aan het hof heerste de Italiaanse stijl en de muziek van Friedemann werd te gecompliceerd en te Duits bevonden. Hij begon dan ook uit te zien naar een andere betrekking en die gelegenheid deed zich in 1746 voor, toen hij zesendertig jaar was. In de Liebfrauenkirche te Halle kwam de positie van organist vrij en dit was een aanmerkelijk betere positie dan in Dresden.

In 1746 werd Friedemann als organist in Halle aangesteld. Deze positie was veel uitgebreider dan die in Dresden. Hij was nu ook verantwoordelijk voor de vocale en instrumentale muziek in de kerk en moest daar ook voor componeren. Hij werd tevens aangesteld als Director Musices, waarbij hij de beschikking had over een groot koor en een behoorlijke groep instrumentalisten, gevormd uit de stadsmuzikanten en het Collegium Musicum. Friedemann werd aangesteld zonder het gebruikelijke proefspel te geven, wat nog nooit eerder voorgekomen was. Waarschijnlijk heeft zijn vader, die nog contacten had in Halle sinds zijn sollicitatie in 1713, enige invloed doen gelden. En wellicht heeft zelfs Frederik de Grote van Pruisen zijn macht gebruikt om Friedemann aangesteld te krijgen. Friedemann had in Halle een groot nieuw orgel van Christoph Cuntzius met 65 registers, drie manualen en pedaal. Zijn vader had het orgel getest in 1716, samen met Johann Kuhnau en Christian Friedrich Rolle. In de Necrologie merkt Carl Philipp Emanuel op: "Ondanks al zijn kennis van het orgel heeft hij (Johann Sebastian) nooit het geluk gehad, zoals hij vaak met spijt te kennen gaf, een werkelijk groot en fraai orgel voortdurend tot zijn beschikking te hebben." Omdat zíjn aanstelling, waarschijnlijk om financiële redenen, niet doorging, zal Sebastian met plaatsvervangend genoegen de benoeming van zijn oudste zoon ervaren hebben. Het leven in Halle vereiste veel van Friedemann's aanpassingsvermogen. In Halle geen weelderig hofleven en opera. Integendeel, Halle was de afgelopen vijftig jaar het middelpunt geweest van het Piëtisme, wat de nadruk legde op een ascetisch leven en de genietingen van het leven afkeurde. Muziek was alleen toegestaan als een middel om 'de gemeente te inspireren voor en te verfrissen tijdens de godsdienstoefening' (zoals het in het contract van Friedemann stond). Het muzikale klimaat was dus niet heel gunstig voor Friedemann en hij kon zich niets permitteren dat niet van een voorbeeldig fatsoen getuigde. Friedemann werd heen en weer geslingerd tussen het Piëtisme en de Verlichting, te Halle gepredikt door Christian Wolff. Hij verloor hier zijn diep-christelijke geloof en dat is te horen in zijn religieuze composities, die niet het niveau halen van zijn instrumentale werken. Friedemann kon in Halle opnieuw niet deel uit maken van een leidende groep en kon geen kracht putten uit zijn eenzaamheid. In 1750 overleed zijn vader, die de stabiliserende factor was geweest in het leven van Friedemann. Friedemann besloot toen, op eenenveertigjarige leeftijd, met de dochter van een belastingambtenaar te trouwen. Samen met Dorothea Elisabeth Georgi kreeg hij drie kinderen, waarvan slecht één de kinderjaren overleefde.

Nadat hij een aantal malen in conflict met het kerkbestuur raakte begon Friedemann tevergeefs te solliciteren naar andere posten. In 1762 werd hij uitgenodigd om de functie van Kapelmeester te Darmstadt in te vullen. Dit was een heel goede betrekking en Friedemann accepteerde deze van harte. Maar hij was koppig en wenste op tweeënvijftigjarige leeftijd niet meer opgejaagd te worden en nam teveel tijd voor de verhuizing. Friedemann verloor daarom de betrekking, maar mocht de titel van 'Hofkapelmeester van Hessen-Darmstadt' behouden. Deze is nog terug te vinden op het titelblad van zijn Klavecimbelconcert in e-klein (F 43). Om onduidelijke redenen legde Friedemann in 1764 zijn functie te Halle neer en staakte per direct al zijn werkzaamheden. Hij besloot om verder te gaan als freelance-musicus, wat bestond uit lesgeven en concerteren op het orgel, meestal als improvisator. Friedemann was een groot improvisator en Carl Philipp Emanuel vertelt dan ook dat "hij onze vader beter vervangen [kon] dan wij allemaal bij elkaar". Anderzijds schrijft Johann Friedrich Reichardt: "Zijn improvisaties werkten op den duur vermoeiend, zoals al zijn moeizame composities die het harde, duistere karakter van de meester kenmerken".

Na zes jaar verlaat Friedemann Halle en begint een rondreizend leven. Overal waar hij komt ontvangt hij lof en eerbied, maar hij was te oud, te excentriek en te beroemd om nog ergens een bescheiden aanstelling te kunnen krijgen. Hij verblijft een aantal jaren in Braunschweig, zonder een baan te krijgen. Ook in Göttingen, waar hij Johann Nicolaus Forkel (de allereerste Bach-biograaf) bezocht, vindt hij geen succes. Friedemann kan maar ternauwernood in zijn levensonderhoud voorzien met concerteren, componeren en het verkopen van manuscripten van zijn vader.

In 1774 verhuisde hij naar Berlijn waar hij aanvankelijk veel succes oogstte en de gunst genoot van de zuster van de koning, prinses Anna Amalia. Maar dit was, weer om onduidelijke redenen, van korte duur. Hij kwam weer in grote financiële moeilijkheden en presteerde het zelfs om werken van zijn vader onder zijn eigen naam uit te geven. Het ging snel bergafwaarts met Friedemann. Hij was stevig aan de drank en moest financieel worden bijgestaan door vrienden en bewonderaars. Hij verkocht zijn vaders erfenis stukje bij beetje. Zo bood hij Forkel op een keer de complete partituren van een cantatecyclus aan voor 20 Louis d'or, maar die had er geen geld voor. Hij verkocht ook de partituur van de Mattheüs-Passion, die in handen kwam van de familie Mendelssohn. Tenslotte vroeg Friedemann in 1778 zelfs aan Johann Joachim Eschenburg om de restanten van zijn erfdeel te veilen. Friedemann had niet de vechtersgeest van zijn vader. Door de vele mislukkingen en het gebrek aan waardering voor zijn composities trok hij zich steeds meer terug in zijn eigen wereld. Toen hij in 1784 in volkomen armoede stierf, berichtte slecht één krant over zijn overlijden.

Door het intensieve onderwijs van zijn vader nam Friedemann de smaak en de meningen van hem over en daardoor werden zijn werken door tijdgenoten bestempeld als ouderwets en gecompliceerd, ondanks dat hij wel beïnvloed werd door de 'Empfindsamkeit'. Door zijn tegenslagen en moeilijke persoonlijkheid vertonen reeds zijn vroege werken een subjectief en zeer emotioneel karakter, en dit nam toe gedurende zijn leven. Zijn latere werken geven uitdrukking aan een hartstocht, melancholie en gevoelsdiepte waar weinig tijdgenoten aan konden tippen.
Omdat Friedemann in de eerste plaats een improvisator was, zijn er naar verhouding weinig composities van zijn hand. Friedemann heeft zeven koraalpreludes (F 38) geschreven, die echter van weinig betekenis zijn en niet vergeleken kunnen worden met die van zijn vader. Van meer belang zijn de twee fuga's met pedaalpartij, de stevige maar ouderwetse Fuga in g-klein (F 37) en de Tripelfuga in F-groot (F 36). In het laatstgenoemde werk wordt het uitgebreide thema intelligent behandeld en doorwrocht uitgewerkt. De acht driestemmige fuga's (F 31) die hij te Berlijn componeerde en opdroeg aan prinses Amalia van Pruisen zijn korte, plezierige en ongecompliceerde werken, maar zeer aantrekkelijk en gevarieerd. En niet te vergeten is ook het magistrale Praeludium en Fuga in f-klein (BWV 534) van zijn hand, dat tot voor kort nog aan zijn vader werd toegeschreven. Andere belangrijke werken van Friedemann zijn de 12 polonaises (F 12), de Sonate voor 2 klavecimbels (F 10), de sonates voor 2 fluiten (F 54, 55, 57, 59), de symfonie in D (F 64) en de cantates 'Gott fähret auf' (F 75) en 'Lasset uns ablegen' (F 80).

Friedemann is zeker de meest raadselachtige van de zonen van Johann Sebastian. Het is door gebrek aan duidelijke bewijsgronden nog steeds onmogelijk om vele van zijn beslissingen te verklaren. Het is tekenend dat de enige twee vaste betrekkingen die hij vervulde, verkregen waren door tussenkomst van zijn vader. Vanaf het moment dat de raad en hulp van zijn vader niet langer aanwezig waren, had Friedemann weinig succes in zijn ondernemingen. Karl Geiringer schrijft hierover: "Het onvermogen van de oudere Friedemann zich aan te passen aan gegeven levensomstandigheden, zijn gebrek aan maatschappelijke voorkomendheid, zijn tegenzin om 'op bevel te componeren', of zelfs maar te improviseren, en anderzijds het betrekkelijk geringe aantal werken dat hij schreef, waaronder composities voor klavier een zo belangrijk aandeel innemen: dit alles kan beter begrepen worden bij een kunstenaar die zestig of honderd jaar later leefde. Friedemann is de teleurgestelde romanticus onder de zonen van Bach, een man die ouderwets leek voor zijn tijdgenoten terwijl hij in vele opzichten zijn tijd ver vooruit was."