Confermato alla Ferrari anche per il 2011, Massa cominciò la stagione ottenendo un nono posto (diventato poi settimo grazie alla squalifica dei piloti della Sauber) nel Gran Premio d'Australia, nel quale fece anche segnare il giro più veloce in gara. Nelle due gare successive, in Cina e in Malesia, il pilota brasiliano giunse rispettivamente in quinta e in sesta posizione, precedendo in entrambe le occasioni il compagno di squadra Alonso. Seguirono un deludente undicesimo posto nel Gran Premio di Turchia e due ritiri consecutivi in Spagna e a Monaco, nel primo caso per un guasto al cambio e nel secondo per incidente. Nel movimentato Gran Premio del Canada Massa, partito dalla terza posizione in griglia, giunse al sesto posto, battendo in volata sul traguardo Kamui Kobayashi per appena 45 millesimi. Nelle tre gare successive il pilota brasiliano raccolse tre quinti posti e in Ungheria, prima della sosta estiva, un sesto posto con giro più veloce in gara. Termina solo ottavo in Belgio protagonista di una brutta prestazione anche a causa di una foratura ad uno pneumatico e a Monza sesto dopo un contatto con Mark Webber nelle prime fasi della gara.