Chez Ferrari, avec l'une des meilleures monoplaces du plateau, Barrichello s'affirme comme un candidat régulier au podium. Fiable et performant, il évolue toutefois un ton en dessous de son coéquipier Michael Schumacher, ce qui ne lui permet pas de jouer sa carte personnelle. Au Grand Prix d'Allemagne à Hockenheim, il remporte la première de sa carrière au terme d'un scénario particulièrement haletant : parti du fond de grille à la suite d'un ennui technique lors des qualifications, il remonte tout le peloton et effectue la jonction avec les leaders grâce à la neutralisation de la course consécutive à l'intrusion d'un manifestant sur la piste. Tandis que la pluie commence à tomber en fin de course, il fait le pari de ne pas s'arrêter aux stands et de conserver ses pneus pour piste sèche, ce qui lui donne la victoire pour sa , soit la plus longue attente pour un premier succès (battu au Grand Prix d'Allemagne 2009 par Mark Webber). Il dédie cette victoire à Ayrton Senna. Moins en réussite en 2001 alors même que la domination de la Scuderia se fait de plus en plus forte, il n'obtient pas le moindre succès mais monte sur dix podiums et termine le championnat troisième avec 56 points.