Massa het sy F1-debuut by die 2002 Australiese Grand Prix gemaak. Sy beste seisoensprestasie was toe hy in 2008 die naaswenner was ná Lewis Hamilton. Hy was in 2006 ook die eerste Brasiliaanse renjaer sedert Ayrton Senna in 1993 wat die wedren in Brasilië kon wen.
In die middel van die 2009-seisoen het Massa 'n ernstige ongeluk in Hongarye gehad wat byna sy lewe geëis het. Hy is in die span deur Luca Badoer en Giancarlo Fisichella vervang. Ná ’n reeks toetse het Ferrari aangekondig dat Massa van 12 Oktober 2009 af weer vir hulle sou jaag.
In 2013 het Massa aanvanklik goed gevaar in die Australiese Grand Prix, maar hy het uiteindelik vierde geëindig. In Maleisië het hy vyfde geëindig, in China sesde, in Bahrein 15de ná teëspoed en in Spanje derde. In Monaco was hy in twee ongelukke betrokke weens 'n fout met sy motor, maar hy het ongedeerd daarvan afgekom.
Hy het aan die einde van die 2017-seisoen sy handskoene finaal opgehang.