Viết tiếp cho đoạn này - Castroneves bắt đầu mùa giải 2008 bằng cách kết thúc không thấp hơn thứ tư trong bốn vòng đầu tiên với các vị trí thứ hai liên tiếp tại St. Petersburg và Motegi để dẫn đầu điểm sớm. Anh ấy đã đủ điều kiện thứ tư cho Indianapolis 500
; Castroneves mất điểm dẫn trước Dixon khi hư hỏng cánh trước khiến anh xuống hạng thứ tư. Ông đã kết thúc thứ hai ở cả Texas và Richmond với các vị trí pole liên tiếp tại Nashville và Mid-Ohio, cả hai đều không dẫn đến chiến thắng trong cuộc đua. Castroneves đã giành chiến thắng tại Peak Antifreeze Indy Grand Prix tại Infineon Raceway dẫn đầu một vòng đua cao 51 vòng từ vị trí pole để kết thúc một chuỗi 29 cuộc đua không chiến thắng. Sau khi kết thúc thứ hai ở Detroit vì đã chặn Justin Wilson bất hợp pháp, anh đã tham gia Peak Antifreeze Indy 300 kết thúc mùa giải 30 điểm sau nhà lãnh đạo giải vô địch Dixon. Castroneves cần phải giành chiến thắng trong cuộc đua và Dixon phải kết thúc ở vị trí thứ 11 hoặc thấp hơn để trở thành nhà vô địch. Anh bắt đầu ở vị trí thứ 28 do hình phạt giới hạn đường đua, đánh bại Dixon bằng 0,0033 giây trong lần kết thúc gần nhất thứ hai trong lịch sử loạt, kết thúc mùa giải thứ hai về điểm với 629.