Ursprünglich hatte Massa seine Formel-1-Karriere zum Ende der Saison 2016 beendet und sich bereits vom Team verabschiedet. Nachdem Bottas das Williams-Team im Januar verlassen hatte, um bei Mercedes den zurückgetretenen Nico Rosberg zu ersetzen, erhielt Massa einen Williams-Vertrag für eine weitere Formel-1-Saison. Sein neuer Teamkollege wurde Lance Stroll. Beim Großen Preis von Aserbaidschan hatte Felipe Massa einen guten Start vom neunten Startplatz, bei dem er mehrere Fahrer überholte. Ferner profitierte er bei dem chaotischen Rennen von den zahlreiche Safety-Car-Phasen. In Runde 25 gab es wegen Wrackteilen auf der Fahrbahn die Rote Flagge und das Rennen wurde infolge dessen angehalten. Beim Restart lag Massa auf dem dritten Rang. Kurz nach dem Restart schied Massa mit einem defekten Dämpfer aus. Beim Großen Preis von Ungarn stieg er auf Grund einer Erkrankung nach dem dritten Training aus und wurde im Rennen durch Paul di Resta vertreten.