Ersten Kunstunterricht erhält Friedrich Kallmorgen bei seinem Onkel, dem Landschaftsmaler Th. Küchel in Altona und auf der dortigen Kunstgewerbeschule. 1874 beginnt Kallmorgen an der Düsseldorfer Akademie zunächst bei Andreas Müller und Ernst Deger zu studieren, bevor er 1876 der Landschaftsklasse Eugen Dückers beitritt und 1877 nach Karlsruhe zu Ernst Hildebrandt und Hans Gude wechselt, dem er 1880 für einen Winter nach Berlin folgt. 1881 nach Karlsruhe zurückgekehrt, schließt er sich dem Kreis um Schönleber und Baisch an, die ihre an die Barbizonschule sich anlehnende und mit holländischen Einschlägen versetzte Malweise dem damals aufkommenden Naturalismus entgegenstellten. 1881 besucht Kallmorgen mit Schönleber zum ersten Mal Holland. Unter dem Eindruck feuchter, farbiger Luft entstehen Studien, die die Kenntnis französischer Impressionsisten verraten. 1889 gründet Kallmorgen eine ländliche Künstlerkolonie in Grötzingen, aus der 1896 der "Karlsruher Künstlerbund" (Sezession) hervorgeht, dessen Vorsitz er bis 1898 führt. Hatte Kallmorgen bis 1889 fast ausschließlich Detailstudien vor der Natur gemalt, welche ihm als Grundlage für seine Atelierbilder dienten, so befasste er sich unter dem Einfluss dieser Malerkolonie zunehmend mit reinen Landschaftsschilderungen. Dabei vollzieht er eine Entwicklung vom Anekdotischen hin zu einer unter impressionistischem Einfluss stehenden, breit und pastos gemalten Malerei. 1901 wird er als Lehrer der Landschaftsklasse an die Berliner Kunstakademie berufen. Neben seinen zahlreichen Studienreisen nach England, Italien und Frankreich, bis 1916 auch alljährlich nach Holland, kehrt er in den 16 Jahren seiner Lehrtätigkeit immer wieder in seine Heimat Schleswig-Holstein und Hamburg zurück. Hier malt er unermüdlich das Großstadtleben und macht als einer der ersten den Hamburger Hafen in der Darstellung des Atmosphärischen zu einem neuen Sujet der impressionistischen deutschen Malerei. Innerhalb seines Spätwerkes zeigt sich ein gewisser Qualitätsverlust. Seine vermehrte Produktion von Hafenbildern, die zum einen die große Nachfrage des Publikums deckt, zum anderen auch seinem Lebensunterhalt dient, lässt jedoch seine gleichbleibende Freude am Malen erkennen. Als Friedrich Kallmorgen 1924 stirbt, hinterlässt er ein bemerkenswertes Lebenswerk von Gemälden, Zeichnungen und Druckgrafik. Dabei verdienen vor allem seine stimmungsvollen Landschaftsgemälde und seine Städtebilder aus Deutschland, England, Italien und Holland besondere Erwähnung.