Opnieuw begon Massa het seizoen slecht in 2012, met slechts twee punten in de eerste vijf races. Naarmate het seizoen vorderde, verbeterde hij zichzelf en stond hij in de GP van Japan voor het eerst in bijna twee jaar weer op het podium, nadat hij als tweede was geëindigd achter Sebastian Vettel. In de laatste race, zijn thuisrace in Brazilië, haalde hij met een derde plaats opnieuw het podium. Ondanks de verbetering eindigde hij het seizoen één plaats lager, als zevende met 122 punten.