La Madonna apparve a tre pastorelli: Lucia Dos Santos di dieci anni e i due suoi cuginetti. Giacinta e Francesco Marto, rispettivamente di nove e sette anni. I tre fanciulli, analfabeti e figli di povera gente, si recavano ogni giorno al "Cabeço" o alla "Cova da Iria", a circa tre chilometri dal paese, a pascolare le pecore. Dalla primavera all'autunno del 1916 essi avevano avuto per tre volte al "Cabeço" l'apparizione di un angelo, che aveva loro dato la comunione mistica e raccomandato di pregare molto per i peccatori con le seguenti formule: "Mio Dio, io credo, adoro, spero e ti amo. Ti chiedo perdono per coloro che non credono, non adorano, non sperano e non ti amano"; "Santissima Trinità, Padre, Figlio e Spirito Santo, io vi adoro profondamente e vi offro il preziosissimo Corpo, il Sangue, l'Anima e la Divinità di Gesù Cristo, presente in tutti i tabernacoli della terra, in riparazione degli oltraggi, dei sacrilegi e delle indifferenze con cui egli è offeso. Per i meriti infiniti del suo santissimo Cuore e per l'intercessione del Cuore Immacolato di Maria, vi chiedo la conversione dei poveri peccatori". Passati diversi mesi, quando ai fanciulli tutto sembrava finito, ecco che verso mezzogiorno di domenica 13 maggio 1917, con loro grande sorpresa e paura, furono abbagliati prima da un lampo a ciel sereno e subito dopo da una "Senhorita de Luz", apparsa su un piccolo elce alto poco più di loro. La splendente Signora sembrava avere dai quindici ai diciotto anni; la veste, come tessuta di luce, più bianca della neve, contornata al collo da un filo d'oro, scendeva giù fino ai piedi, appoggiati sulle foglie dell'elce; un manto, esso pure bianco e filettato d'oro, le copriva la testa e tutta la persona; teneva sul petto le mani giunte, dalle quali pendeva la corona del rosario dai grani bianchi come perle e dalla piccola croce come d'argento brunito; il volto, meraviglioso per lineamenti e per splendore, era velato da un'ombra di tristezza. La Signora della luce affermò che il suo paese era il cielo, ma che sarebbe venuta a parlare e a pregare con loro per i peccatori, per sei volte, il giorno 13 di ogni mese, alla medesima ora; in ottobre avrebbe rivelato il suo nome ed espresso i suoi desideri. Intanto, già nelle apparizioni intermedie la Vergine fissava i punti sostanziali del suo messaggio: "Preghiera e penitenza per i peccatori; recita quotidiana del santo Rosario con l'aggiunta, alla fine di ogni decina, della invocazione: "O Gesù mio, perdona le nostre colpe; preservaci dal fuoco dell'inferno; porta in cielo tutte le anime, specialmente le più bisognose della tua misericordia; devozione al Cuore Immacolato di Maria; fedeltà a Dio per evitare prossimi castighi; facile diffusione degli errori della Russia e persecuzioni contro la Chiesa e contro il Santo Padre; epilogo trionfale con una nuova era di pace mariana". Il 13 ottobre, sesta ed ultima apparizione, nonostante la pioggia insistente, una folla immensa di circa 70 mila persone pote assistere alla fantastica "danza del sole" e conoscere, mediante i veggenti, che la bella Signora apparsa era la Madonna del Rosario, che voleva in quel luogo una cappella in suo onore. Da allora incominciarono da tutte le regioni del Portogallo i pellegrinaggi regolari in ogni giorno 13 del mese, specialmente dal maggio all'ottobre, e si verificarono miracoli fisici e morali, strepitosi e stupendi. Sul luogo delle apparizioni furono eretti dapprima un arco commemorativo, quindi una modesta cappella e infine un grandioso santuario con al centro un porticato ellittico, sul davanti un gigantesco piazzale (capace di un milione di persone), la piccola cappella delle apparizioni e una quercia, e all'intorno con gli edifici per il clero e l'assistenza ai pellegrini, l'ospedale e altre costruzioni e opere.Ma, prima di arrivare a queste realizzazioni, fu necessario superare parecchie tempeste: comizi di propaganda anticlericale e di protesta, profanazioni, saccheggi, persecuzioni da parte della massoneria, per la quale Fatima era una commedia ridicola; la cappella, sorta in brevissimo tempo, non trovò un prete che la benedicesse. Tuttavia, il 13 ottobre 1930, 13 anni dopo le apparizioni, il vescovo di Leiria, mons. Giuseppe Alves Correira, in seguito ai risultati positivi della Com­missione d'inchiesta, autorizzò il culto di Nostra Signora di Fatima. Il 13 maggio 1931 ebbe luogo il primo pellegrinaggio nazionale, presieduto dal nunzio apostolico e dal card. Cerejeira, patriarca di Lisbona, con la partecipazione di una folla di oltre 300 mila pellegrini, acclamanti la Vergine Madre in un delirio di fede e di amore.

Da allora ad oggi, l'annuale pellegrinaggio nazionale del 13 maggio non ha segnato mai arresti o stanchezze, anzi, ha spiccato per il crescendo continuo, inspiegabile se non si fa riferimento ad una fede appassionata e ad un amore senza limiti. Infatti, fin dalla vigilia, tutte le strade e i sentieri di campagna e di montagna sembrano trasformarsi in fiumi per riversare nella "Cova da Iria" le loro "onde" di pellegrini. Sono vere e proprie processioni interminabili di gente di ogni età e condizione sociale, a piedi, a cavallo, in carrozza, in camion, in pullman, in automobile, che alterna il rosario al canto di inni mariani. Una volta arrivati alla Cappella delle apparizioni, i pellegrini salutano con lacrime di gioia la Vergine, le parlano come ad una persona amica, la supplicano, ne toccano devotamente la statua e la corona del rosario, vi passano sopra oggetti per trarne la benedizione da riportare a casa ai propri familiari; molti fanno in ginocchio il giro della cappella, segnando spesso il loro passaggio col sangue che esce dalle ginocchia, lacerate dai sassi. La processione delle fiaccole nella tarda serata con un milione di torce accese è uno spettacolo unico che non ha pari al mondo: il vasto piazzale diviene un mare vivo di fuoco. L'adorazione notturna, le lunghe file dinanzi ai venti confessionali, la Messa della comunione generale, il trasporto della statua miracolosa dalla Cappella delle apparizioni fino all'altare dove viene celebrata la Messa degli infermi, lo sventolio di decine di migliaia di fazzoletti in onore del Rifugio dei peccatori, della Salute degli infermi, della Madre della misericordia, fanno di Fatima un santuario unico nel suo genere. Elio D'Aurora, in una sua pubblicazione, giustamente rilevava: "Senza letteratura, senza frastuoni, senza retorica, nel clima della scienza e del prodigio, del miracolo e dell'impossibile, Fatima è una fortezza della fede, una muraglia avanzata contro l'ateismo e l'indifferenza. Qui gli indifferenti si piegano, si confessano, ammettono. Eppure Fatima non subisce quel martellamento continuo che fa di Lourdes la capitale dell'invocazione e dello spirito. Lourdes può anche stupire, senza convincere. Fatima convince, senza stupire" .  "A Lourdes regna un amore ordinato. Le processioni sono regolate nell'ora, nella forma, nei canoni di un programma ordinatissimo. Sull'Esplanade, la fiaccolata raggruppa centomila persone. A Fatima le persone che pregano e delirano di fede e di passione superano il milione. Un milione di torce accese. Un milione di cuori ai piedi di Fatima. Un milione di credenti che rispondono al Rosario con la veemenza di chi non vuole morire d'angoscia". In occasione delle visite di Paolo VI nel 1977 e di Giovanni Paolo Il nel 1982 e nel 1991 si calcola che fossero presenti circa due milioni di persone.