Den tidligere verdensetter tabte 6-4, 3-6, 6-7, 2-6 til amerikaneren John Isner, som dermed bragte USA foran 2-0 i landskampen mod Schweiz.
Den høje amerikaner, som er bedst kendt for sin 11 timer lange maratonkamp mod Nicolas Mahut ved Wimbledon 2010, var jublende glad over sin sejr.
- Det er en af mine største sejre i karrieren, nej, det er ikke rigtigt. Det er min største sejr nogensinde, sagde John Isner på banen efter kampen.
Indtil fredag havde Federer vundet 15 singlekampe i streg i Davis Cup-turneringen.
Kampen blev spillet indendørs på grus i den schweiziske by Fribourg.
Federer håber på, at schweizerne kan vende den dårlige start mod samlet sejr, når han sammen med Stanislas Wawrinka lørdag møder Mike Bryan og Ryan Harrison.
- Jeg spillede en god kamp, når man tager højdeforholdene i betragtning, og når man tænker på, at det var min første kamp på grus siden French Open, sagde Roger Federer ifølge AFP.
- Det var tungt at tabe, men vi er ikke færdige i turneringen. Stan og jeg vil samle os, ligesom vi gjorde ved OL, tilføjer schweizeren.
Stanislas Wawrinka og Roger Federer vandt sammen OL-guld i herredouble i 2008.
/ritzau/
Seneste artikler
Motorcyklist påkørte dødt dådyr
Trippel sportsfest: Her er søndagens kampe
Nye krimier afslører landsdelens mørke hemmeligheder
Direktør langer ud efter havbrugskritikere: – De er direkte onde
Vil du have indflydelse på de nye skoledistrikter? Her er fristen
Mest læste artikler
Tom bil på Farøbroen: Eftersøgning fortsætter mandag
Fundet livløs i rabatten: Cyklist fløjet til Rigshospitalet
Stjal 450.000 fra gymnastikfolk og tipsklub
Truede med at skyde bekendt: Fandt våben hos kvinde
Bostedet Langholt lukker