Johan Adolf blev født den 8. april 1634 på slottet Ahrensbök i Holsten som ældste søn af hertug Joachim Ernst af Slesvig-Holsten-Sønderborg-Plön i hans ægteskab med Dorothea Augusta af Slesvig-Holsten-Gottorp. Han trådte i 1657 i Kejser Ferdinand 3.'s tjeneste, hvor han blev feltmarskal. Ved faderens død i 1671 blev han hertug af Plön, og den 25. oktober 1671 blev han ridder af Elefantordenen. I 1676 blev han dansk overfeltmarskal og fik efter Griffenfelds fald stor indflydelse som præsident for Krigskollegiet. Samme år ledte han militæroperationerne i Skåne under Skånske Krig, men efter en uoverensstemmelse med Christian 5. blev han allerede samme år frataget sine poster. Alligevel optrådte han i de følgende år ofte som kongens rådgiver. I 1689 gik han i nederlandsk tjeneste. Hertug Johan Adolf død den 2. juli 1704 i Ruhleben, få dage efter at hans søn Adolf August var død ved et rideuheld. Da Adolf Augusts søn Leopold August døde som barn i 1706, overgik hertugdømmet til Johan Adolfs nevø Joachim Frederik fra den nordborgske linje af den sønderborgske hertugslægt.