2016年もウィリアムズに残留。しかし、マシンの戦闘力は過去2年と比べてもあまり高くなく、メルセデスに追いつくどころか中団に飲み込まれる展開が続き、ポイントを獲得するのが精一杯というレースも多く見られた。それでも開幕戦オーストラリアGPではボッタスがQ2敗退を喫したのに対して、Q3進出を果たして決勝も5位入賞。中国GPでもハミルトンを抑えきって6位入賞を果たすなど、昨年同様の安定感を見せつけた。第14戦イタリアGPの前に、2016年シーズンを以てF1から引退することを明らかにした。しかし、メルセデスのニコ・ロズベルグが初の王者に輝いた直後に電撃引退したことにより状況が一変する。
2015年もウィリアムズより参戦。開幕戦2015年オーストラリアGPではフェラーリに競り勝って、メルセデスの二人に次ぐ予選3番手を獲得。決勝ではベッテルにオーバーカットを許したが、4位入賞を果たした。その後もコンスタントにポイントを稼ぎ、オーストリアGP、2015年イタリアGPの2レースでそれぞれ、ベッテル・ボッタスを抑えて3位表彰台を獲得。第9戦イギリスGPでは3番手スタートからメルセデス2台を抜き去り首位に浮上。一時はボッタスとのウィリアムズ1-2体制を築いていたが中盤に降り出した雨に翻弄され4位に終わった。最終的に表彰台獲得数では前年度を下回る2回、ランキングはボッタスに次ぐ6位となった。
ウィリアムズから参戦。チームメイトはバルテリ・ボッタス前半は他車からのもらい事故（小林可夢偉,セルジオ・ペレス,キミ・ライコネン,ケビン・マグヌッセン等）によるリタイヤやピットクルーの作業ミス（中国GP等）により苦戦を強いられる。それでも第7戦カナダGPではシーズンを通して圧倒的な速さを見せていたメルセデスからシーズン初めてリードラップを奪い、次戦第8戦オーストリアGPにてポールポジションを獲得する。決勝こそメルセデス2台と予選2位の同僚バルテリ・ボッタスに抜かれ4位に終わったが、2008年ブラジルGP以来のポールポジション獲得をウィリアムズ移籍初年度で達成した。前半戦は95ポイント獲得した僚友ボッタスに対してマッサは40ポイントしか獲得出来なかった。しかし後半戦はウィリアムズ移籍後初の表彰台を古巣フェラーリの母国イタリアGPで獲得（3位）。その後アメリカGPでは好スタートを決めてピットの作業ミスによりリカルドにパスされるまで表彰台圏内の3位を走行（結果は4位）。自身の母国ブラジルGPはピットレーンのスピード違反で二年連続母国GPでのペナルティ（2013年は4輪とも白線を越えたためドライブスルーペナルティ。今回は5秒間のストップ＆ゴーペナルティ）やピットストップ時に同じ様に白色を基調とするマクラーレンのピットに間違えて入るなどのミスもあったが、2年ぶりに母国で3位表彰台を獲得、最終戦も優勝してワールドチャンピオンを決めたハミルトンを猛追する印象的なレースを披露し、2位を獲得（僚友ボッタスもスタートのミスをリカバーするレース運びで3位に入り今期初のW表彰台を達成）。シーズン後半は得意とする左回りのコースを中心に速さを見せ、ボッタスと同等の活躍を見せた。結果としては今期飛躍を遂げた僚友ボッタスに表彰台回数、総獲得ポイントで後塵を拝する事になったが前述の後半戦の活躍により計3度の表彰台を獲得しフェラーリ時代後半以来の不調から復活の兆しを見せた。また、前述の第8戦オーストリアGPでのPPは、結果としてメルセデスによる年間全戦PPを阻止する記録となった。
2013年もフェラーリから出走。シーズン序盤は予選でアロンソを上回るなど上々な滑り出しをみせ、スペインGPでは予定外のピットストップを行うことになったものの3位表彰台を獲得した。しかしシーズン中盤に差し掛かると、タイヤのトラブルやマシンの戦闘力の低さなどにより、結果を残せず低調なシーズンとなってしまった。このシーズンを最後に長年にわたって在籍していたフェラーリを離れ、ウィリアムズF1に移籍することになった。
日本が電気銛からライフルを中心に切り替える旨を表明し、これを評価する国が多かったため、イギリスなども提案を撤回した。致死時間の長さの一因について日本鯨類研究所は「年齢測定のために耳垢栓を無傷で入手する必要があり、致命傷を与えうる部位のうち頭部を避けて捕鯨砲を打ち込んでいたため」と説明。その後独自に開発した効率の高い爆発銛の使用により陸上野生動物のケースに劣らない即死率と平均致死時間を達成している、と反論している。 日本鯨類研究所によれば、2005-2006年の調査捕鯨において平均致死時間（銛命中から致死判定まで）は104秒、即死率は57.8%である（抗議団体の妨害を受けていない場合）。ノルウェーが発表した2000年のデータでは、平均致死時間が136秒、即死率が78%である。日本の沿岸でのイルカ漁についても致死時間が長いとの批判がされたため、フェロー諸島で使用されている技術の導入が図られている。この方法によれば、脳への血流を即時に停止させ、即死に導くことができる。ただし、スジイルカなど一部の種については、水際で激しく動くために適用が困難で、さらなる改善研究が行われている。最新の食肉用家畜の屠殺においては、専用の道具（主に屠殺銃）および炭酸ガス麻酔法を用いた安楽死が多いのに対し、鯨は専用施設内での殺処理が行えず、致命傷でなければ死ぬまで時間がかかり、動物福祉の観点から非人道的であるとされる。乗組員の安全性（「大背美流れ」など）や人道的視点などからの致死時間短縮は比較的古くからの課題であり、鯨を感電死させる電気銛などの研究が戦前からあった。日本でも1950年代に電気銛の試験が行われ、鯨の即死が確認されたものの、有効射程の短さなど運用上の困難から主力にはならなかった。その後、砲手の技量向上や対象鯨種の小型化による即死増加などから、IWCでは「非人道的ではない」との結論に達し、日本の調査捕鯨で二番銛に用いていた電気銛が、不必要な苦痛を与え非人道的であるとし、1997年にはIWC総会でイギリスとニュージーランドにより電気銛の使用禁止が提案された。