Nach seiner Zeit als Schüler bei seinem Vater Johann Michael Voltz, studierte er ab 1834 an der Münchner Akademie. Seit 1835 orientierte er sich an den Pferdebildern Albrecht Adams. 1840 knüpfte er eine enge Freundschaft mit Eduard Schleich d. Ä., mit dem er mehrere Studienreisen unternahm. 1843 und 1845 reiste er nach Südtirol und Oberitalien, 1846 in die Niederlande und nach Belgien, wo ihm in Brüssel der Tiermaler Eugene Verbockhoeven wichtige Anregungen gab. Anschließend hielt er sich in Wien, Berlin und Paris auf. 1862 reiste er zusammen mit Schleich und Carl Spitzweg nach Oberitalien. 1867 wurde Voltz zum Ehrenmitglied der Akademie in München und von König Ludwig II. zum Professor ernannt. Seine letzte Reise mit Schleich, dessen Landschaften er häufig mit Staffage versah, fand 1871 wiederum nach Oberitalien statt.
Seit den 50er Jahren malte er fast ausschließlich Motive der Alpen und des Starnberger Sees mit Tierstaffage. Die Farbigkeit seiner Gemälde ist der seiner Freunde Carl Spitzweg und Eduard Schleich d. Ä. vergleichbar.

Thieme-Becker 34 (1940), S. 537-538; Wichmann 1981, S. 191-193; Ausst.-Kat. Die Künstlerfamilie Voltz. Aquarelle, Handzeichnungen, Druckgraphik, Kunstkabinett D. Fleischmann, München 1982; Bruckmann 1981-1983 4, S. 300-305; W. Hamberger, Friedrich Voltz, Aquarelle, Zeichnungen, Skizzen, Rosenheim 1986