Säsongen ersatte han sin landsman Rubens Barrichello i Ferrari och blev där stallkamrat med Michael Schumacher. Massa kom trea i Europas Grand Prix 2006, vilket var hans första pallplacering i F1. I det efterföljande loppet i Spanien satte Massa sitt första snabbaste varv. Han vann sedan i Turkiet, där han även hade sin första pole position, och i Brasilien, också där från pole position. Massa blev den förste brasilianaren att vinna Brasiliens Grand Prix sedan Ayrton Senna gjorde det .