El brasileño debutó en Fórmula 1 en 2002 con Sauber y ya en su segunda carrera, en Malasia, demostró su talento al terminar 6.º.
Mejoró con un 5.º puesto en España, resultado que repitió en 2004 en el GP de Mónaco. Massa rozó el podio al finalizar 4.º en el GP de Bélgica 2004, y repitió esta posición en el GP de Canadá 2005.
Estas actuaciones le valieron el ascenso a Ferrari y, finalmente, el 7 de mayo de 2006 en el Nürburgring, en el GP de Europa, en su 57.º GP, terminó 3.º con el 248 F1 equipado con frenos Brembo.