Ve své nováčkovské sezóně byl Massa v týmu Sauber stájovým kolegou šampióna F3000 z roku 1999 Nicka Heidfelda. Massa ukázal, že jezdit umí, ale přesto se dopouštěl nováčkovských chyb. Ve své první sezóně tak Massa nasbíral 4 mistrovské body a jeho nejlepším umístěním bylo 5. místo v Grand Prix Španělska. Na konci sezóny dostal Massa stop na jeden závod, a tak ho při Grand Prix USA nahradil Heinz-Harald Frentzen. Přestože se Massa vrátil na poslední Grand Prix v Japonsku, Sauber podepsal na rok 2003 smlouvu s Frentzenem a Heidfeldem, Massa tak byl bez angažmá. Budoucnost už měl ale pojištěnou s Ferrari, které Sauberu Massu vlastně zapůjčilo.