Après Kimi Raikkonen, Peter Sauber semble avoir trouvé un autre jeune prodige promis à un bel avenir. Champion d'Angleterre de Formule Renault, Felipe Massa s'est vu offrir un test par Peter Sauber. Le premier jour, le brésilien approche à 7/10èmes du chrono de son futur équipier Nick Heidfeld. Le lendemain, il était à 2"5 plus vite et signait un temps plus rapide de 0"5 que celui de Michael Schumacher lui-même. Felipe Massa a fait suffisamment impression aux membres de l'équipe Helvétique et à Peter Sauber pour que celui-ci lui fasse signer un contrat de pilote titulaire pour la saison 2002. Avec un tel talent naturel, Felipe Massa est un atout précieux pour permettre à l'écurie de continuer sur sa lancée. mais il ne parvient pas à convaincre tant ses approximations occultaient sa vitesse de pointe et son agressivité au volant, hors du commun.

Felipe Massa franchi un cap en 2004. Après une année d’apprentissage à la meilleure école, celle de Maranello, Felipe s’est assagi et a su canaliser son énergie et traduire son talent en résultat, au point de faire trembler (si ce n’est de dominer) plus d’une fois l’expérimenté Fisichella. Associé à Jacques Villeneuve en 2005, la saison de Felipe sera difficile, la C24 se révélant décevante. Il réussit malgré tout à dominer légèrement son illustre équipier et à terminer 4ème au Canada. Il termine le championnat à une décevante 13ème place.Mais dans l'ensemble, Felipe n'a pas grand-chose à se reprocher. Son niveau semblant s'améliorer sans cesse, la Scuderia Ferrari décide de le réengager pour 2006...mais cette fois comme titulaire !

En 2006, Felipe a donc l'occasion de montrer ce dont il est capable au sein d'un team prestigieux, aux côtés du non moins célèbre Michael Schumacher.

Les débuts seront difficiles : certes, pour la première course à Bahreïn, il est en première ligne derrière Schumacher, mais il ne finit que 9ème après un tête à queue en début de course. La semaine suivante, il réussit un beau résultat, en finissant cinquième devant son équipier.
C'est au 5ème GP, au Nurbürgring, que Massa réussit enfin à accrocher le podium en prenant le troisième place. A partir de l'été, la Ferrari monte en puissance et Felipe va devenir un habitué des podiums. A Indianapolis, il finit second après avoir mené 30 tours. Au GP de Turquie, Massa signe enfin le week-end parfait : après avoir signé sa première pôle position le samedi, il n'est jamais inquiété le dimanche et décroche à 25 ans sa première victoire en F1. Lors de la dernière course, il doublera la mise avec une victoire facile, et pas n'importe où : au Brésil ! Massa est ainsi le premier pilote depuis Senna en 1993 à gagner à domicile.

Au final, il finit 3ème du championnat, derrière Alonso et Schumacher. Ce dernier décide alors de se retirer, et c'est le redoutable Kimi Raïkkonen qui sera l'équipier de Massa en 2007. Prétendant au titre, Massa s'est imposé au Bahreïn, en Espagne et en Turquie, mais de trop nombreux problèmes de fiabilité lui ont barré la route. Il a malgré tout conservé la confiance de la Scuderia jusqu'en 2010.