W sezonie 2003 Brazylijczyk został kierowcą testowym Ferrari. Jednak przez cały rok nie dostał szansy jazdy bolidem.
Sauber zawarł nowy kontrakt z Massą na sezon 2004 u boku Giancarlo Fisichelli. W sezonie tym zdobył 12 z 34 punktów tej ekipy i zajął najwyższą w karierze, czwartą pozycję podczas Grand Prix Belgii.
thumb|Felipe Massa podczas Grand Prix Wielkiej Brytanii (2005) W sezonie 2005 nowym kolegą zespołowym Massy został były mistrz świata Jacques Villeneuve. Przez cały sezon prezentuje lepszą formę od Kanadyjczyka, a jego najlepszym wynikiem jest czwarte miejsce podczas Grand Prix Kanady. Jednak przez cały sezon zdobył tylko 11 punktów, o jeden mniej niż rok wcześniej. Sezon kończy na 13. miejscu, o jedno wyżej niż jego kolega zespołowy.
2006–2013: Ferrari 2006 2 sierpnia 2005 zespół Ferrari ogłosił, że Massa zastąpi w sezonie 2006 Rubensa Barrichello. Podczas Grand Prix Turcji odniósł pierwsze zwycięstwo w karierze. Drugie wywalczył w tym samym sezonie, w kończącym sezon Grand Prix Brazylii.
2007 W sezonie 2007 Massa wygrał 3 Grand Prix i ukończył mistrzostwa na czwartym miejscu.