Três crianças, Lúcia de Jesus dos Santos (de 10 anos), Francisco Marto (de 9 anos) e Jacinta Marto (de 7 anos), afirmaram ter visto Nossa Senhora no dia 13 de Maio de 1917 quando apascentavam um pequeno rebanho na Cova da Iria, freguesia de Aljustrel, pertencente ao concelho de Ourém, Portugal.

Segundo relatos posteriores aos acontecimentos, por volta do meio dia, depois de rezarem o terço, as crianças teriam visto uma luz brilhante; julgando ser um relâmpago, decidiram ir-se embora, mas, logo depois, outro clarão teria iluminado o espaço. Nessa altura, teriam visto, em cima de uma pequena azinheira (onde agora se encontra a Capelinha das Aparições), uma "Senhora mais brilhante que o sol".

Segundo os testemunhos recolhidos na época, a senhora disse às três crianças que era necessário rezar muito e que aprendessem a ler. Convidou-as a voltarem ao mesmo sítio no dia 13 dos próximos cinco meses. As três crianças assistiram a outras aparições no mesmo local em 13 de junho, 13 de julho e 13 de setembro. Em agosto, a aparição ocorreu no dia 19, no sítio dos Valinhos, a uns 500 metros do lugar de Aljustrel, porque as crianças tinham sido levadas para Vila Nova de Ourém pelo administrador do Concelho no dia 13 de agosto.

A 13 de outubro, estando presentes na Cova da Iria cerca de 50 mil pessoas, Nossa Senhora teria dito às crianças: "Eu sou a Senhora do Rosário" e teria pedido que fizessem ali uma capela em sua honra (que atualmente é a parte central do Santuário de Fátima). Muitos dos presentes afirmaram ter observado o chamado milagre do sol, prometido às três crianças em julho e setembro. Segundo os testemunhos recolhidos na época, o sol, assemelhando-se a um disco de prata fosca, podia fitar-se sem dificuldade e girava sobre si mesmo como uma roda de fogo, parecendo precipitar-se na terra. Tal fenómeno foi testemunhado por muitas pessoas, até mesmo distantes do lugar da aparição. O relato foi publicado na imprensa por vários jornalistas que ali se deslocaram e que foram testemunhas do fenómeno. Contudo, há testemunhos de pessoas que afirmaram nada ter visto, como é o caso do escritor António Sérgio, que esteve presente no local e testemunhou que nada se passara de extraordinário com o sol, e do militante católico Domingos Pinto Coelho, que escreveu na imprensa que não vira nada de sobrenatural. Entretanto, testemunhas da época disseram que o fato não aconteceu com o sol (este ficou do mesmo tamanho) mas sim que, no lugar onde Nossa Senhora apareceu para os pastores, deu-se uma luminosidade tão intensa que ninguém conseguiu ficar com os olhos abertos, ninguém conseguiu ver Nossa Senhora, apenas os três pastores.

Posteriormente, sendo Lúcia religiosa doroteia, Nossa Senhora ter-lhe-á aparecido novamente em Espanha (10 de Dezembro de 1925 e 15 de Fevereiro de 1926, no Convento de Pontevedra, e na noite de 13 para 14 de Junho de 1929, no Convento de Tuy), pedindo a devoção dos cinco primeiros sábados (rezar o terço, meditar nos mistérios do Rosário, confessar-se e receber a Sagrada Comunhão, em reparação dos pecados cometidos contra o Imaculado Coração de Maria) e a Consagração da Rússia ao mesmo Imaculado Coração.

Anos mais tarde, Lúcia contou ainda que, entre abril e outubro de 1916, teria já aparecido um anjo aos três pastorinhos, por três vezes, duas na Loca do Cabeço e outra junto ao poço do quintal da casa de Lúcia, convidando-os à oração e penitência, e afirmando ser o "Anjo de Portugal".

Este anjo teria ensinado aos pastorinhos duas orações, conhecidas por Orações do Anjo, que entraram na piedade popular e são utilizadas sobretudo na adoração eucarística.