I. Frigyes badeni nagyherceg (németül: Großherzog Friedrich I. von Baden, teljes nevén Friedrich Wilhelm Ludwig; Karlsruhe, 1826. szeptember 9. – Mainau, 1907. szeptember 28.) 1856–1907 között Baden nagyhercege.

Frigyes Vilmos herceg 1826 szeptemberében jött világra Lipót badeni nagyherceg és Zsófia Vilma svéd királyi hercegnő negyedik gyermekeként, illetve harmadik fiaként. Idősebb bátyja, Lajos herceg még Frigyes Vilmos születése előtt elhalálozott csecsemőként, így a badeni trón várományosa Frigyes Vilmos másik bátyja, ifjabb Lajos herceg lett, aki viszont mentális zavarokkal küzdött.
1852. április 24-én, Lipót nagyherceg halála után Frigyes herceg bátyja, II. Lajos került a trónra. A kormány uralkodásra képtelennek nyilvánította őt, és öccse személyében régenst neveztek ki mellé. Négy évvel később, 1856-ban II. Lajost lemondatták Frigyes javára. Maga a leköszönt uralkodó két évvel később, 1858. január 22-én alig harminchárom évesen elhunyt.
I. Frigyes nagyherceg liberális eszméket vallott, a nagyherceg egyike volt az alkotmányos monarchia intézménye támogatóinak. Regnálása alatt ismerték el és vezették be az ország területén a polgári házasságkötést. A gyors ütemben fejlődő Mannheim városa egyike lett az ipari központoknak, köszönhetően a térségében található vízi és vasúti útvonalak fejlesztésének és az ipar támogatásának.
A badeni uralkodó emellett szívesen pártfogolta a különböző művészeteket is. A Badeni Nagyhercegi Művészeti Iskola (Großherzoglich-Badischen Kunstschule) 1854-ben történő megalapítása is a nagyherceg nevéhez fűződik.
I. Frigyes vezetésével 1871-ben a Badeni Nagyhercegség csatlakozott az Észak-német Szövetséghez, létrehozva ezzel az egységes Németországot jelentő Német Császárságot.
1856. szeptember 20-án Berlinben I. Frigyes nagyherceg nőül vette a porosz uralkodó leányát, Lujza porosz királyi hercegnőt. A kapcsolatból három gyermek született:
Frigyes herceg (1857–1928), II. Frigyes néven Baden nagyhercege
Viktória hercegnő (1862–1930), házassága révén svéd királyné
Lajos herceg (1865–1888), nem házasodott meg.
I. Frigyes nagyherceg 1907. szeptember 28-án hunyt el Mainau szigetén fekvő nyári rezidenciájában. Örökébe idősebb fia, Frigyes herceg lépett II. Frigyes néven.

I. Frigyes Vilmos nagyherceg 1856-1907 között Baden-Durlach pénzverése alatt a tartomány hadereje jelentősen megerősödött. A nagyherceg kiemelt figyelmet fordított a hadsereg modernizálására, és jelentős erőforrásokat fordított új fegyverek és felszerelések beszerzésére. A hadsereg létszáma is növekedett, és a nagyherceg új katonai képzési programokat vezetett be.

A nagyherceg pánzverése jelentősen hozzájárult Baden-Durlach katonai hatalmi pozíciójának megerősítéséhez.