Massa begon goed bij Ferrari, kwalificeerde als tweede bij de openingsrace in Bahrein.
, en kwam van de 21e positie naar de 5e in Maleisië, het verslaan van teamgenoot Michael Schumacher, die vanaf de 14e was gestart. In Bahrein hervatte Massa echter zowel in de zaterdagoefeningen als in de race zijn neiging om te draaien, waarbij hij Fernando Alonso, de uiteindelijke winnaar van de race, nauwelijks miste. Tijdens de GP van Australië crashte hij in de kwalificatie met zijn Ferrari, en botste vervolgens in de eerste bocht van de race met Christian Klien en Nico Rosberg. Niettemin behaalde Massa zijn eerste podiumpunt op de Nürburgring, als derde achter Michael Schumacher en Fernando Alonso. Hij maakte ook de snelste ronde in Barcelona in 2006. Massa behaalde nog vier podiumplaatsen in 2006, en nam zijn eerste F1-poelpositie en zijn eerste F1-overwinning op het Istanbul Park-circuit. Zijn toekomstige positie bij Ferrari werd verzekerd toen Michael Schumacher op 10 september 2006 aankondigde dat hij aan het einde van het seizoen 2006 met pensioen zou gaan uit de F1. Op 22 oktober won Massa zijn thuiswedstrijd op de Interlagos, waardoor het de eerste keer was dat een Braziliaanse coureur in Interlagos had gewonnen sinds Ayrton Senna in 1993. Massa eindigde het seizoen op de derde plaats met 80 punten, achter wereldkampioen Fernando Alonso en Ferrari-teamgenoot Michael Schumacher.