Adolf Frederik blev født den 22. juli 1848 i Neustrelitz i Mecklenburg som det eneste overlevende barn af den daværende Arvestorhertug Frederik Vilhelm af Mecklenburg-Strelitz i hans ægteskab med den britiske prinsesse Augusta af Cambridge. Hans far var den ældste søn af Storhertug Georg af Mecklenburg-Strelitz, der herskede over det lille storhertugdømme Mecklenburg-Strelitz i det nordlige Tyskland.  Ved farfaderens død i 1860 besteg Adolf Frederiks far tronen som Storhertug Frederik Vilhelm 2.  Ægteskab Arvestorhertug Adolf Frederik giftede sig den 17. april 1877 i Dessau med Prinsesse Elisabeth af Anhalt (1857–1933), datter af Hertug Frederik 1. af Anhalt og Prinsesse Antoinette af Sachsen-Altenburg. I ægteskabet blev der født fire børn.  Senere liv I 1904 døde hans far, Storhertug Frederik Vilhelm 2., og Adolf Frederik blev dermed storhertug af Mecklenburg-Strelitz som Adolf Frederik 5. Storhertug Adolf Frederik døde efter en regeringstid på 10 år i 1914. Han blev begravet i Mirow Slotskirke i Mecklenburg. Storhertuginde Elisabeth overlevede sin mand med 19 år og døde 75 år gammel den 20. juli 1933 i Neustrelitz i Mecklenburg.