2016 blieben Massa und Bottas bei Williams. Beim Großen Preis von Monaco wurde Massa zum einzigen Fahrer, der in der laufenden Saison in allen Rennen Punkteresultate erzielte. Diese Serie endete beim folgenden Weltmeisterschaftslauf, dem Großen Preis von Kanada. Am 1. September verkündete Felipe Massa, am Rande des Großen Preises von Italien, sein vermeintliches Karriereende in der Formel 1. Das Rennen beendete er auf dem neunten Platz. Der Große Preis von Brasilien, Massas vermeintlich letztes Heimrennen, fand unter schlechten Wetterbedingungen statt. Es wurde mehrmals wegen starkem Regen unterbrochen. Massa schied in Runde 47 infolge eines Unfalls aus. Anschließend ging Massa unter Tränen und mit der brasilianischen Flagge durch die Boxengasse. Dabei wurde er von seiner Familie und Standing Ovations der Fans begleitet, auch die Boxencrews von allen Formel-1-Teams, vor allem die von Ferrari und Williams, applaudierten ihm. Zwei fünfte Plätze in Australien und Russland waren seine besten Ergebnisse. Er unterlag Bottas in diesem Jahr mit 53 zu 85 Punkten und erreichte den elften Gesamtrang.