Pada musim 2015, Massa secara konsisten mencetak poin di lima lomba awal musim. Rentetan finis poin Massa terhenti di Monako setelah ia mengalami beragam masalah sejak sesi latihan bebas. Di GP Austria Massa berhasil finis podium dengan terbantu pitstop yang bermasalah yang menimpa mobil Sebastian Vettel. Di GP Inggris Massa melakukan start lomba yang bagus dan sempat memimpin di stint awal lomba sebelum akhirnya ditaklukan oleh dua mobil Mercedes dan harus puas finis di posisi empat. Podium emosional didapatkan Massa di GP Italia dengan finis ketiga di depan para tifosi Ferrari yang menghormatinya saat berada diatas podium meski Massa kali ini bergabung dengan tim yang secara tradisional dianggap rival oleh penggemar Ferrari. Di Singapura, Massa terlibat insiden dengan Nico Hulkenberg saat keluar dari pit. Ia mengalami kerusakan pada girboks mobil yang menyebabkannya terpaksa untuk tersingkir dari arena sementara Hulkenberg dikenai hukuman turun tiga posisi untuk lomba selanjutnya. Di Jepang Massa terlibat insiden dengan Daniel Ricciardo yang membuatnya harus finis di posisi 17 dan tertinggal 2 lap. Nasib baik berpihak pada Massa di GP Rusia dengan finis di posisi keempat usai insiden tabrakan yang menimpa rekan setimnya Bottas dengan Kimi Raikkonen dari Ferrari. Dalam balapan rumah di Brasil, Massa terkena diskualifikasi setelah pengawas lomba menemukan temperatur bannya saat start lomba yang tidak sesuai dengan batas toleransi yang diperbolehkan. Di Abu Dhabi Massa finis di posisi delapan usai bersaing ketat dengan Daniil Kvyat. Massa mengakhiri musim 2015 dengan berada di posisi enam klasemen pembalap.