Für die Saison 2010 erhielt Massa mit Alonso einen neuen Teamkollegen bei Ferrari. Beim Saisonauftakt in Bahrain bestritt Massa den ersten Grand Prix nach seinem Unfall und wurde hinter Alonso Zweiter. Beim darauf folgenden Großen Preis von Australien verteidigte Massa seine Position gegenüber seinem Teamkollegen, der direkt hinter ihm ins Ziel kam, und stand als Dritter erneut auf dem Podest. Nach dem dritten Rennen übernahm Massa erstmals seit 2008 wieder die Führung in der Fahrerweltmeisterschaft, musste sie allerdings bereits nach einem weiteren Rennen an Jenson Button abgeben. In den nächsten sieben Rennen kam Massa nur einmal in die Top 5, sodass er in der Fahrerwertung zurückfiel und nach dem Großen Preis von Großbritannien auf dem achten Platz lag, während Alonso Fünfter war.