2012 ging Massa erneut für Ferrari an den Start. Während sein Teamkollege Alonso das zweite Rennen, den Großen Preis von Malaysia, gewann, erreichte Massa das Ziel auf dem 15. Platz. Beim vierten Rennen in Bahrain erzielte Massa mit dem neunten Platz zum ersten Mal in der Saison Punkte. Nachdem Massa nach dem fünften Rennen zwei Punkte hatte, während Alonso im gleichen Zeitraum 61 Punkte erzielt hatte, wurde Massa in einer Pressemitteilung des Teams indirekt aufgefordert einen „anderen Gang einzulegen“. Beim darauf folgenden Rennen in Monaco gelang es Massa durchgängig, in der Spitzengruppe mitzufahren und er wurde mit rund sechs Sekunden Rückstand Sechster. Ab diesem Rennen kam Massa nur bei zwei weiteren Grands Prix nicht in die Top 10. Beim Großen Preis von Großbritannien gelang es ihm, mit einem vierten Platz seine bis dahin beste Saisonplatzierung zu erreichen. Diese wiederholte er beim Großen Preis von Italien. Mit einem zweiten Platz beim Großen Preis von Japan erzielte Massa seine erste Podest-Platzierung der Saison. Eine weitere folgte bei seinem Heimrennen in Brasilien, als er Dritter wurde. Am Saisonende belegte er den siebten Platz in der Fahrerweltmeisterschaft.