Stejně jako ostatní piloti začal Felipe Massa na motokárách. Závodil od svých devíti let. V roce 1998 testoval v Brazílii Formuli Chervolet a zapůsobil svými výkony tak, že mu bylo nabídnuto místo závodního jezdce. V první sezóně skončil pátý, v druhé pak celou sérii vyhrál.

V roce 2000 se Massa přesunul do Evropy. V roce 2000 vyhrál na první pokus italskou a evropskou sérii Formule Renault. Poté si vybral evropskou sérii Formule 3000 a tým Draco Racing. Vyhrál šest z osmi závodů a zúčastnil se prvních testů Formule 1 s týmem Sauber. Švýcarská stáj s ním podepsala smlouvu a v roce 2002 nahradil v kokpitu Kimiho Räikkönena. V roce 2003 působil jako testovací jezdec u Ferrari. V letech 2005 a 2006 opět závodil za Sauber, aby se poté vrátil zpět do Ferrari, tentokrát však na místo závodního pilota po bok Michaela Schumachera. Ve své první sezóně ve Ferrari vyhrál dva závody.

V roce 2007 přišel do Ferrari Kimi Räikkönen a začala bitva čtyř jezdců o mistrovský titul. Maranellští piloti bojovali s piloty McLarenu, ale Felipe Massa byl první, kdo z tohoto souboje vypadl dva závody před koncem šampionátu, zatímco ostatní tři jezdci pokračovali až do poslední Grand Prix.

V roce 2008 byl Felipe Massa jediný, kdo vzdoroval Lewisi Hamiltonovi až do posledního závodu. Když projel Brazilec cílem domácí GP, byl na pozici, která mu zajišťovala titul mistra světa. Ale Hamilton předjel v poslední zatáčce Glocka a Massa se musel nakonec spokojit s titulem vicemistra.