Osmanlı Padişahı Sultan Abdülaziz’in oğludur. Babası vefat ettiğinde veliaht sıfatını taşımaktaydı. 10 Ekim 1857’de Dolmabahçe Sarayı’nda doğdu. Annesi Dürrinev Başkadınefendi’dir. Doğduğunda amcası I. Abdülmecid tahta idi. 10 yaşında iken babası ile Avrupa gezisine katıldı. 01 Eylül 1871 tarihinde babası Sultan Abdülaziz tarafından Müşir rütbesi ile Hassa Ordusu komutanlığına atandı. 19 yaşında iken babası Abdülaziz tahttan indirildi ve kısa bir süre sonra bilekleri kesilmiş olarak ölü bulundu. V. Mehmed 27 Nisan 1909’da tahta çıktığında hanedanın padişahtan sonraki en yaşlı erkeği olarak veliaht poziyonuna yükseldi. Osmanlı Devleti’ni yurt dışında veliaht sıfatıyla temsil etti. I. Dünya Savaşı yıllarında Enver Paşa ile siyasi olarak çatıştı. Tahta çıkamadan 01 Şubat 1916’da Zincirlikuyu’ndaki köşkünde ölü olarak bulundu. II. Mahmud Türbesi’ne babası Abdülaziz’in yanına defnedildi.
Yusuf İzzeddin Efendi’nin eşleri Câvidan, Fâika Tâzende, Emine Nâzikedâ ve Leman Hanımlar ile çocukları Mehmed Nizameddin Efendi, Hatice Şükriye ve Mihriban Mihrişah Sultanlardır.