Au premier Grand Prix de Russie de Formule 1, alors que Bottas, troisième place sur la grille de départ a même, un temps, entrevu la pole position, Massa réalise seulement le dix-huitième temps à cause d'un problème de pression d'essence. En course, parti en pneus durs, il chausse les gommes tendres dès le premier tour dans le but de remonter à un rythme soutenu ; un second changement de pneus le contraint à terminer onzième tandis que Bottas se classe troisième. Trois semaines plus tard, au Grand Prix des États-Unis, qualifié en quatrième position, juste derrière son coéquipier, il prend l'avantage dès le départ et conserve sa troisième place jusqu'à son arrêt au stand où il perd une position au profit de Daniel Ricciardo. Pour son Grand Prix national, Massa, très en verve et qualifié en troisième position derrière les pilotes Mercedes et devant son coéquipier Bottas, monte, sous les vivas du public d'Interlagos, sur la troisième marche du podium malgré un "" de cinq secondes pour vitesse excessive dans la voie des stands et après s'être trompé de stand lors de son arrêt tandis que Bottas ne ramène que le point de la dixième place : À Abou Dabi, qualifié en quatrième position, juste derrière son coéquipier, il obtient son meilleur résultat de la saison en se classant deuxième à quelques secondes du champion du monde Lewis Hamilton. Il achève sa première saison avec Williams à la septième place du championnat avec 134 points.