A 2005-ös szezon során a Ferrari egyik versenyzője, Rubens Barrichello váratlanul úgy döntött, hogy nem tölti ki a 2006 végéig szóló szerződését a csapatnál, hanem a Hondához szerződik. A Ferrari számára kézenfekvő helyettes volt Massa, akinek évek óta egyengették a pályafutását. A szezonnyitó bahreini nagydíjon már a második rajtkockából indulhatott Schumacher mellől. A versenyen egy kipördülés majd a boxkiállásnál történt problémák miatt csak a kilencedik lett. Malajziában rajtbüntetés miatt a 21. helyről indulva az ötödik helyen ért be a csapattársa előtt. Az első dobogós helyezését az európai nagydíjon érte el. A szezon második felében beérte a pontversenyben Fisichellát, és a harmadik helyen végzett a világbajnokságban 80 ponttal. Massa az évben sokszor segített a csapattársának, Michael Schumachernek megnyerni a versenyt, ő maga Törökországban szerezte meg pályafutása első győzelmét, majd Interlagosban, hazai pályán is nyert. Ezen a futamon a Ferrari megengedte, hogy Massa a hagyományos piros helyett nemzetiszínű overallban versenyezhessen.