En 2010, Massa reste chez Ferrari où Räikkönen est remplacé par le double champion du monde espagnol Fernando Alonso. Si Ferrari mise beaucoup sur ce dernier, Massa ne semble pas s'en inquiéter. Le début de saison s'avère prometteur pour Ferrari puisque Massa se qualifie en première ligne du Grand Prix inaugural, à Bahreïn, Fernando Alonso le suivant en troisième position sur la grille de départ. Profitant de leurs bonnes places de départ et d'un problème d'échappement de la Red Bull de Sebastian Vettel, les deux pilotes réalisent un doublé, Massa se classant deuxième de l'épreuve. En Australie, Massa termine sur le podium pour la deuxième fois en deux courses et pointe en tête du championnat grâce à sa septième place en Malaisie, une première depuis 2008. La suite du championnat, ponctuée de trois scores vierges consécutifs à partir du Canada, est plus compliquée, Massa rencontrant beaucoup de problèmes avec différents éléments de sa voiture.