Durch den Bund wurde im Juni 1993 ein Studienauftrag zur Definition der neuen Schiffsklasse vergeben. 1996 wurde ein Auftrag über drei Fregatten an die Arbeitsgemeinschaft ARGE F124 als Generalunternehmer erteilt. Am 28. August 2001 fand die erste Werfterprobungsfahrt statt und im Oktober 2001 wurde die Sachsen mit ihrer zukünftigen Besatzung nach Wilhelmshaven verlegt und unter Werftflagge weiter erprobt. Am 31. Oktober 2002 erfolgte die Übergabe der Fregatte an das Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung. Im November 2004 wurde die Sachsen mit Heimathafen Wilhelmshaven in Dienst gestellt.
Am 21. Juni 2018 kam es bei einem gemeinsamen Übungsschießen mit der Fregatte Lübeck in einem norwegischen Test- und Übungsgebiet zu einer Fehlfunktion („Hangfire“) eines Flugkörpers Typ Standard Missile SM-2: Dabei verblieb der Antrieb einer Flugabwehrrakete nach der Zündung im Starter und brannte ab.[1] Der ausgestoßene Sprengkopf des Lenkflugkörpers blieb auf dem Deck liegen und wurde von der Besatzung im Meer versenkt.[2] Der Entstehungsbrand konnte gelöscht werden, zwei Soldaten erlitten einen Schock. Beide Schiffe liefen am Morgen des 22. Juni in den norwegischen Hafen Harstad ein, um den Umfang der notwendigen Reparaturen abzuschätzen.[3] Neben oberflächlichen Schäden am Brückenhaus wurde durch den Brand die Mark-41-Senkrechtstartanlage irreparabel beschädigt. Aufgrund dessen konnte die Sachsen ihre Hauptbewaffnung nicht mehr nutzen, bis das System bei einem Werftaufenthalt im Dezember 2023 ausgetauscht wurde.[4]
Im Juni 2022 wurde auf der Sachsen ein Laserwaffen-Demonstrator auf einem Seecontainer eingerüstet, der für Erprobungen durch die Unternehmen MBDA Deutschland und Rheinmetall verwendet wurde. Die Energie des Lasers konnte auf bis zu 100 kW skaliert werden. Im Rahmen einer rund einjährigen Testkampagne wurden Bekämpfungsvorgänge gegen Luft- und Seeziele demonstriert.[5] Im Mai 2023 wurde die Erprobung als abgeschlossen gemeldet.[6]
Die Sachsen beim Verschießen eines Flugkörpers vom Typ SM-2 (2004)
Zahnärztliche Behandlung durch einen Oberstabsarzt der Luftwaffe an Bord der Fregatte Sachsen
Am 12. Dezember 2016 lief die Sachsen aus, um die niederländische Fregatte De Ruyter in der Standing Nato Maritime Group 2 abzulösen. Sie diente dabei dem Kommandeur FlottillenadmiralAxel Deertz als Flaggschiff.[9][10] Am ersten Aprilwochenende wurde sie wiederum von der Fregatte Brandenburg als Flaggschiff abgelöst.[11] Auf dem Rückweg war die Sachsen noch einige Tage in die Seeraumüberwachungsoperation Sea Guardian der NATO eingebunden.
Am 5. Januar 2018 lief die Fregatte Sachsen zum Einsatz EUNAVFOR MED im Mittelmeer aus. Sie löste dort die Fregatte Mecklenburg-Vorpommern ab.[12] Am 11. Mai 2018 kehrte die Sachsen nach 120 Einsatztagen in ihren Heimathafen zurück. Sie rettete im Laufe dieses Einsatzes 403 Menschen aus Seenot und legte insgesamt über 20.000 Seemeilen zurück.[13]