Nach seinem Debütjahr bei Sauber drehte Felipe Massa ein Jahr lang unzählige Testrunden für die Scuderia Ferrari, welche er als seine Universität bezeichnete. Der aus Sao Paulo stammende Brasilianer eröffnete sein WM-Punkte-Konto mit einem sechsten Rang in Malaysia. Nach seinem Testjahr bei den Roten zeigte sich Massa gereifter und durch die Ferrari-Schule technisch versierter, was sich dank des Aufwärtstrends seines Teams auch in den Ergebnissen niederschlug. Im Jahr 2006 kehrte er nach Maranello zurück, um dort die Nachfolge seines Landsmanns Rubens Barrichello anzutreten.

An der Seite seines Lehrmeisters Michael Schumacher gelang ihm der Durchbruch: Massa holte seine erste Pole Position und seinen ersten Sieg. Dem Debüttriumph in der Türkei ließ er bei seinem Heimspiel in Interlagos den zweiten Sieg folgen - damit gewann er als erster Brasilianer seit Ayrton Senna in Sao Paulo. Im Team sicherte er sich durch seine starken Leistungen in der Saison 2006 viel Gehör, selbst Michael Schumacher hatte viel Lob für seinen Teamkollegen übrig. Die einst wilde, aggressive und von Fehler übersäte Fahrweise wich einem ausgeglichenen Stil.

Knapp am Titel vorbei

2008 überzeugte Massa seine Kritiker endgültig. Mit konstanten Leistungen und Biss, sechs Siegen und sechs Poles verlor er den WM-Titel um einen Punkt gegen Lewis Hamilton. Im darauffolgenden Jahr strauchelte Ferrari jedoch, zudem wurde die Saison für Felipe Massa in Ungarn frühzeitig beendet. In der Qualifikation wird er von einer Feder am Kopf getroffen, verliert die Kontrolle und zieht sich Kopfverletzungen zu.

Das Comeback folgte 2010. Doch neben dem dominanten neuen Teamkollegen Fernando Alonso tut sich der Brasilianer schwer und zieht oft den Kürzeren. Alles gipfelt im Team-Order-Skandal von Hockenheim, wo der Führende Massa Alonso passieren lassen muss, da das Team seinem Kontrahenten bessere Titelchancen einräumt. Die fehlende Motivation war nach dieser teaminternen Ohrfeige bei Massa in den restlichen Rennen des Jahres durchwegs zu spüren. Auch 2011 stand Massa im Schatten seines Teamkollegen. Mehr als fünf sechste Plätze war für den Brasilianer nicht drin, am Ende unterlag er Alonso in Punkten 118:257.

In der Saison 2012 lief es zunächst kaum besser für den Brasilianer. Während Alonso mit einem unterlegenen Ferrari dank fahrerischer Klasse starke Ergebnisse herzauberte, versank Massa häufig im düsteren Mittelfeld. In den ersten elf Läufen des Jahres kam er nur auf bescheidene 25 Zähler, während Alonso die Spitze in der Weltmeisterschaft übernahm. Massas Abschied bei Ferrari war quasi beschlossene Sache, doch nach der Sommerpause trumpfte er plötzlich auf und erzielte in den ersten fünf Rennen der zweiten Saisonhälfte hinter Sebastian Vettel die meisten Punkte. In Suzuka stand er zum ersten Mal seit Korea 2010 wieder auf dem Podium und wurde schließlich mit einem Vertrag für die Saison 2013 belohnt.