V sezoni 2001 ni dosegel nobene zmage, a se je kljub temu desetkrat v 17 dirkah uvrstil na stopničke ter pripomogel Ferrariju k osvojitvi tretjega zaporednega konstruktorskega naslova, medtem ko je Schumacher obranil naslov dirkaškega prvaka. Prav na Ferrarijevi domači dirki v Monzi se je Barrichello znašel v vodstvu, a je zaradi napake mehanikov pri postanku v boksih izgubil preveč časa ter ga je prehitel Williamsov voznik Juan Pablo Montoya, ki je takrat dosegel svojo prvo zmago v Formuli 1 s prednostjo petih sekund pred Brazilcem. V skupnem seštevku svetovnega prvenstva se je Barrichello s 56 osvojenimi točkami tega leta uvrstil na tretje mesto, boljša od njega pa sta bila le Schumacher in Coulthard.