27 listopada 1712, uwalniając się spod wpływu swojej luterańskiej babki, potajemnie przeszedł w Bolonii na katolicyzm, co miało umożliwić mu osiągnięcie w przyszłości zarówno korony polskiej, jak i cesarskiej (po bezdzietnym wówczas Karolu VI). Ze względu na sytuację wewnętrzną w protestanckiej Saksonii oraz sytuację międzynarodową konwersję tę utrzymywano w tajemnicy przez kolejnych 5 lat, do 11 października 1717. Jej ogłoszenie nastąpiło w Wiedniu i spowodowało m.in. wypowiedzenie przez króla duńskiego układu sukcesyjnego z 1709, zapewniającego Wettynom następstwo tronu w Danii. W 1714 nieudaną próbę porwania królewicza podjęli w Kolonii agenci szwedzcy; spekulowano, że miała ona na celu detronizację Augusta II i oddanie władzy w Saksonii Fryderykowi Augustowi, którego traktowano wówczas jako protestanta. Od września 1714 do maja 1715 był on gościem Ludwika XIV. Wbrew żywionym nadziejom, do Rzymu nie udało mu się dotrzeć, dłuższy czas spędził natomiast w Wenecji, gdzie zaprzyjaźnił się z późniejszym elektorem bawarskim i cesarzem Karolem VII. Tu poznał też Antonia Vivaldiego, którego dzieła w decydujący sposób przyczyniły się do rozbudzenia u przyszłego króla zainteresowania muzyką włoską oraz operą. W sierpniu 1716 królewicz przeszedł łagodnie ospę, a następnie zatrucie grzybami.