Skriv en fortsættelse til dette afsnit - Castroneves startede sæsonen 2008 ved at afslutte ikke lavere end fjerde i de første fire runder med på hinanden følgende andenpladser i St. Petersburg og Motegi for at tage den tidlige point ledelse. Han kvalificerede sig som fjerde til Indianapolis 500
Castroneves mistede pointledningen til Dixon, da skader på forfløjen førte ham ned på fjerdepladsen. Han sluttede anden i både Texas og Richmond med på hinanden følgende pole positioner i Nashville og Mid-Ohio, som begge ikke resulterede i en sejr i løbet. Castroneves vandt Peak Antifreeze Indy Grand Prix på Infineon Raceway førende en race-høj 51 runder fra pole position til at afslutte en 29-race winless streak. Efter at have afsluttet anden i Detroit for ulovligt at blokere Justin Wilson, gik han ind i sæsonen afsluttende Peak Antifreeze Indy 300 30 point bag mesterskab leder Dixon. Castroneves skulle vinde løbet, og Dixon skulle være 11. eller lavere for at blive mester. Han startede i 28. pga. en pistergrænse straf, slå Dixon med 0,0033 sekunder i den næstnærmeste finish i serien historie, afslutte sæsonen anden i point med 629.