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Nacido en São Paulo, Brasil. Massa empezó a participar en los karts cuando tenía 9 años de edad, finalizando cuarto en su primera temporada. Su experiencia en esa categoría prosiguió durante 7 años en campeonatos nacionales e internacionales, hasta que en 1998 partió hacia la Fórmula Chevrolet. En su primer temporada en la categoría finalizó quinto y, al año siguiente, ganó 3 de las 10 carreras y obtuvo el título. En el 2000 partió hacia Europa para competir en la Fórmula Renault italiana, obteniendo ese título y el de la Fórmula Renault Europea en el mismo año. A pesar de tener una oportunidad de pasar a la Fórmula 3, optó por competir en la Fórmula 3000 Euro-Series, en donde mostró un dominio abrumador al ganar 6 de las 8 carreras para llevarse el campeonato con el equipo Draco Racing. Tras ello, le fue ofrecida una butaca como piloto de pruebas en la escudería Sauber.

Sauber (2002, 2004 - 2005)

Tras mostrar buenas sensaciones en los ensayos con Sauber, la escudería le ofreció una butaca titular para la temporada 2002, junto a Nick Heidfeld. A pesar de demostrar condiciones para competir en la máxima categoría, Massa cometió varios errores y se fue fuera de pista en más de una ocasión. No obstante, logró obtener 4 puntos en el campeonato, incluyendo un quinto puesto en el Gran Premio de España en el Circuito de Cataluña.

Tras ser reemplazado por Heinz-Harald Frentzen, partió hacia Ferrari como piloto de pruebas. Una vez más, sus buenos resultados en los ensayos hicieron que Peter Sauber volviera a requerir sus servicios en 2004, esta vez junto al italiano Giancarlo Fisichella. Massa, pese a tener una temporada irregular al principio, con algunos errores, tuvo una buena segunda mitad de campeonato, obteniendo 12 de los 34 puntos del equipo en todo el año, y alcanzando un cuarto puesto en el Gran Premio de Bélgica. Felipe permaneció en la escudería suiza para el 2005, compartiendo la titularidad del equipo con el ex-campeón Jacques Villeneuve, al que consiguió batir en puntos en la temporada. Su mejor resultado fue un cuarto puesto en Canadá.

Ferrari (2006 - … )

Ferrari confirmó el fichaje de Massa para 2006 en sustitución del también brasileño Rubens Barrichello, pero se mostró limitado en su papel de escudero de Michael Schumacher. Pese a ello, Massa conseguió varios podios y dos victorias en el Gran Premio de Turquía de 2006 y en el Gran Premio de Brasil de 2006, (convirtiéndose en el primer piloto brasileño tras Ayrton Senna en vencer en su propio país), además de tres ‘poles’ (Turquía, Japón y Brasil). Finalizó tercero el Mundial de F1 con 80 puntos, por delante del que fue compañero suyo en Sauber, Giancarlo Fisichella.