Massa va començar la seva carrera de Fórmula 1 amb Sauber abans d'unir-se a la Scuderia Ferrari com a pilot de proves per al 2003. Va tornar a Sauber el 2004 i el 2005 abans de tornar a Ferrari on va guanyar dues curses el 2006, incloent el seu Gran Premi de casa, convertint-se en el primer brasilí des d'Ayrton Senna en guanyar el Gran Premi de Brasil. Massa va guanyar tres carreres el 2007, acabant 4è al Campionat de Pilots. Va acabar segon en el Campionat del Món de Pilots després d'una llarga batalla pel títol amb Lewis Hamilton, guanyant sis carreres contra cinc de Hamilton. Al Gran Premi d'Hongria 2009
Massa es va ferir per un ressort de la suspensió del Brawn GP de Rubens Barrichello. Massa es va veure obligat a perdre la resta de la temporada, però va tornar el 2010. Massa va patir una caiguda de forma el 2011 sense aconseguir podis però aconseguint punts constantment. Massa va contribuir al Campionat de Constructors de Ferrari el 2007 i el 2008 i estava sota contracte per córrer per a l'equip fins al final de la temporada. El 10 de setembre de 2013, va confirmar que deixaria Ferrari al final de la temporada de 2013. Massa va reemplaçar al Pastor Maldonado al costat de Valtteri Bottas a Williams a partir de 2014.