Beim ersten Rennen der Saison, dem Großen Preis von Australien, bestätigte Brawn die Form aus den Testfahrten und erzielte im ersten Rennen mit Button als Sieger den ersten Sieg für das neue Team. Für Barrichello ähnelte die Saison anfänglich seiner Ferrari-Saison 2004. Während Button sechs der ersten sieben Rennen gewann, schaffte Barrichello im gleichen Zeitraum nur drei zweite Plätze hinter Button. Anschließend wendete sich allerdings das Blatt und Barrichello war in der Lage, das Tempo von Button mitzugehen, oder war schneller als sein Teamkollege. Allerdings hatte der Brawn-Bolide in der Zwischenzeit seine anfängliche Dominanz eingebüßt und musste speziell mit Red Bull um die Plätze kämpfen. Beim Großen Preis von Europa, auf der Hafenstrecke von Valencia, gelang Barrichello schließlich sein erster Sieg seit knapp fünf Jahren. Zwei Rennen später, beim Großen Preis von Italien, entschied er ein weiteres Rennen für sich und schaffte seinen insgesamt elften Grand-Prix-Erfolg sowie seinen dritten Sieg in Italien. Bei seinem Heimrennen, dem Großen Preis von Brasilien, fuhr Barrichello zwar erneut (nach 2004) auf die Pole-Position, vermochte diese im Rennen aber nicht in einen Sieg umzusetzen und kam als Achter ins Ziel. Beim selben Rennen entschied sein Teamkollege vorzeitig die Weltmeisterschaft zu seinen Gunsten. Beim letzten Saisonrennen kämpfte Barrichello zusammen mit Sebastian Vettel um den Vizeweltmeistertitel und unterlag schlussendlich auch Vettel. Barrichello belegte schließlich den dritten Platz in der Fahrerweltmeisterschaft. Sein Team führte er gemeinsam mit dem neuen Weltmeister Button zum Titel in der Konstrukteurswertung.