Pomiędzy 13.05. a 13.10.1917 r., w Cova da Iria, w parafii Fatima w Portugalii, Matka Boża sześciokrotnie objawiła się trojgu pasterzy z Fatimy – Francisco i Jacincie Marto oraz Lucii dos Santos.

Matka Boża zachęcała dzieci do pokuty za dusze w czyśćcu, do odmawiania codziennie Różańca
w intencji nawrócenia grzeszników oraz do modlitwy za pokój. Prosiła też o wybudowanie
w tym miejscu jej kapliczki. Świadkami Cudu Słońca, w czasie ostatniego objawienia, było ponad
70 tysięcy osób. Już od 1927 r. przybywały do Fatimy pielgrzymki z innych krajów. Kościół katolicki uznał objawienia za cud 13.10.1930 r. 31.10.1942 r., zgodnie z prośbą Matki Boskiej, papież Pius XII poświęcił świat Niepokalanemu Sercu Maryi. Zawierzenie ponowił 25.03.1984 r. papież Jan Paweł II. 13.05.1967 r. ponad milion pielgrzymów z całego świata uczestniczyło we mszy św. celebrowanej przez papieża Pawła VI. 12 i 13.05.1982 r. Ojciec Święty Jan Paweł II pielgrzymował do Fatimy, aby podziękować Matce Bożej za uratowanie życia w zamachu. Ponownie przybył do Fatimy w 1991 r. w 10. rocznicę zamachu. 13.05.2000 r. papież Jan Paweł II beatyfikował w Fatimie Franciszka i Hiacyntę oraz ogłosił treść trzeciej tajemnicy fatimskiej.

Każdego roku do Fatimy przybywa ponad 5 milionów pątników ze wszystkich kontynentów. Figurę Matki Bożej Fatimskiej wykonano z cedru brazylijskiego. Ma 110 cm wysokości. Poświęcono ja 13.05.1920 r. w kościele parafialnym w Fatimie, 4 kilometry od sanktuarium. 13.05.1946 r. koronowano ją koroną papieską. Ofiarowały ją kobiety portugalskie jako wotum dziękczynne za to, że Portugalia nie przystąpiła do II wojny światowej. Korona jest nakładana tylko na wielkie uroczystości. Wykonało ją 12 artystów z Lizbony. Waży 1200 gramów. Ozdabia ją 313 pereł i 2679 szlachetnymi kamieni. W koronie umieszczono dar Ojca Świętego Jana Pawła II – kulę, która przeszyła jego ciało podczas zamachu w Rzymie 13.05.1981 r.
28.04.1919 r. w miejscu objawień rozpoczęto budowę kaplicy. Pierwszą mszę św. odprawiono
tu 13.10.1921 r. 06.03.1922 r. kaplicę zniszczył wybuch dynamitu. Odbudowano ją w tym samym roku. 13.05.1928 r. rozpoczęto budowę kościoła. Poświęcono go 07.10.1953 r., a 12.11.1954 r. papież Pius XII nadał kościołowi tytuł bazyliki mniejszej. Budynek mierzy 70,5 m długości i 37 m szerokości. Zbudowano go z miejscowego kamienia. Ołtarze powstały z portugalskich marmurów. Dzwonnica ma 65 m wysokości. Wieńczy ją korona z brązu o wadze 7 ton oraz podświetlany krzyż. Kuranty składają się z 62 dzwonów. Największy waży 3.tony, a jego serce 90 kg. Figura Niepokalanego Serca Maryi
w niszy na wieży ma 4,73 m wysokości i waży 14 ton. Nad wejściem głównym znajduje się mozaika przedstawiająca koronację Matki Boskiej przez Trójcę Świętą wykonana w Watykanie. W bazylice Matki Boskiej Różańcowej pochowano trójkę pastuszków. W skład sanktuarium wchodzą m.in. Domy Rekolekcyjne, Dom Matki Boskiej Bolesnej (schronisko dla chorych) i Centrum Pastoralne Pawła VI.

Od kwietnia do października 1916 r. tej samej trójce dzieci trzykrotnie objawił się Anioł Pokoju.
Łucja, już jako zakonnica, jeszcze trzy razy doznała objawień Matki Boskiej.
07.07.1952 r. papież Pius XII poświęcił Niepokalanemu Sercu Maryi narody Rosji.
13.05.1965 r. papież Paweł VI przekazał Sanktuarium Fatimskiemu Złotą Różę.
W Fatimie ma siedzibę 47 zakonów żeńskich i 15 męskich.
Przy południowym wejściu do Sanktuarium 13.08.1994 r. ustawiono pomnik z fragmentu Muru Berlińskiego.