Christian 4.'s deltagelse i Trediveårskrigen kaldes også Kejserkrigen. Den danske konge var egentlig mest interesseret i at forhindre, at den svenske konge kom til at stå i spidsen for alliancen mod den tyske kejser, men andre faktorer spillede også ind, såsom en tysk kejserlig trussel mod Danmark og kongens fyrstedømmer, Slesvig og Holsten, samt Den Protestantiske Unions kamp mod Den Katolske Liga.
Trediveårskrigen starter med Den bøhmiske opstand, som kongen i starten af 1620'erne forsøger at få Danmark til at undsætte på bøhmisk side. Gentagne gange afslår rigsrådet dette, bl.a. med henvisning til at den tyske kejser er for mægtig til, at det danske rige har råd til en sådan krig. Rigsrådet er desuden betænkeligt ved svenskernes position i sagen og frygter, at de kan finde på at angribe landet, hvis det kommer til at gå Danmark skidt i den tyske religionskrig.
I marts 1625 vælger kongen at gå uden om rigsrådet; hans position som hertug af Holsten er uafhængig af den danske krone og dermed rigsrådet, og i kraft af dette bliver han d. 26. marts valgt til kredsoberst (militær øverstkommanderende) for den nedersaksiske kreds. Efter et års kamp frem og tilbage ender eventyret brat d. 17. augustb 1626, da kongens hær næsten bliver udslettet i et slag uden for Lutter am Barenberg. Kongens foretagende ender dermed i fiasko og medfører, at Danmark officelt drages ind i Trediveårskrigen, da kejserens tropper under general Wallenstein, året efter invaderer og udplyndrer Jylland. Efter at have narret den tyske kejser til at tro, at Danmark er på vej ind i en alliance med Sverige, lykkes det i maj 1629 i Lübeck at få forhandlet sig frem til fred og tilbagegivelse af Jylland til Danmark samt Slesvig og Holsten til kongen, mod at han lover aldrig igen at blande sig i tyske anliggender. Kongen fik i samme forbindelse én million rigsdaler af rigsrådet for at skrive under på fredsaftalen. De så det som en bedre investering, end at risikere at kongen ville føre krigen videre.