El domingo 13 de mayo de 1917, los tres niños fueron a pastorear sus ovejas como de costumbre, a un lugar conocido como Cova da Iria, cerca de su pueblo natal de Fátima en Portugal. Lucía describió haber visto, sobre una encina, a una mujer «más brillante que el sol», vestida de blanco, con un manto con bordes dorados y con un rosario en las manos, que les pidió que retornaran el mismo día y a la misma hora durante cinco meses consecutivos, encomendándoles el rezo del rosario. 

Francisco declaró no escuchar ni hablar con la Señora, sino solo verla. Asombrados, corrieron de regreso a su pueblo y lo anunciaron a todos, encontrándose con la previsible incredulidad de sus vecinos -incluyendo los padres de Lucía-. En cambio, los padres de Jacinta y Francisco les creyeron.

Los niños anunciaron más apariciones, el día trece de los meses de junio y julio. Tras la segunda aparición, en junio, declararon que se les había anunciado la muerte de Jacinta y Francisco.  A causa de la mortífera epidemia de gripe conocida como «gripe española» que asoló Europa y América, Francisco y Jacinta Marto cayeron enfermos en diciembre de 1918. Francisco no se recuperó y murió el 4 de abril de 1919. Jacinta mejoró algo su salud, pero al poco tiempo sufrió una pleuritis purulenta y fue internada en el hospital de Vila Nova de Ourém en el verano de 1919. Trasladada a Lisboa, murió el 20 de febrero de 1920.

En los mensajes que los niños transmitían, la Virgen exhortaba al arrepentimiento, a la conversión y a la práctica de la oración y la penitencia como camino de reparación por los pecados de la Humanidad. Paulatinamente, los niños experimentaron una transformación profunda, basada en la práctica de la oración y de ejercicios de piedad. Como forma de disciplinarse, los niños comenzaron a llevar cordones apretados alrededor de la cintura y a realizar distintas obras de penitencia o mortificación. 

Por su parte Steuart Campbell, escribiendo en el Journal of Meteorology en 1989, postulaba que las nubes de polvo estratosférico cambiaron la apariencia solar el 13 de octubre, haciendo que fuera fácil de mirar y causando que pareciera de color amarillo, azul y violeta e incluso que pareciera que giraba. De acuerdo con este hipótesis se han descrito efectos similares en China en 1983.

Además del "milagro del sol", los videntes de Fátima indicaron que la aparición profetizó una gran señal en el cielo nocturno, que precedería a una segunda gran guerra. El 25 de enero de 1938 las luces brillantes de una aurora boreal aparecieron en todo elhemisferio norte, incluso en lugares tan al sur como el norte de África, las Bermudas y California. 

 Lucía, la única vidente con vida para entonces, indicó que este era el signo predicho  y así lo informó a su superiora y al obispo por carta al día siguiente. Se le ha intentado vincular con que un mes más tarde, Hitler se apoderó de Austria y ocho meses después invadió Checoslovaquia. 

Aunque esos acontecimientos no precipitaron la guerra que comenzaría un año y medio después.

Interpretación

El «secreto de Fátima» propiamente, la Iglesia católica lo interpretó como una visión profética de la reconversión de Rusia al cristianismo. En efecto, en el mismo año de las «apariciones de Fátima» tuvo lugar la Revolución de Octubre o Revolución bolchevique, segunda fase de la Revolución rusa de 1917, que conduciría al nacimiento de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS) en 1922 con un sistema político de partido único dominado por el Partido Comunista hasta 1990.

 También se considera que, con la desintegración de la URSS en 1990, la profecía se cumplió.

Asimismo se interpreta que el tercer mensaje del «secreto de Fátima» incluyó una profecía sobre el intento de asesinato de Juan Pablo II, que ocurrió el 13 de mayo de 1981, en el 64° aniversario de la primera aparición de Fátima.

 Así lo expresó la Santa Sede:

Consecuencias 

Tras los dramáticos y crueles acontecimientos del siglo XX, uno de los más cruciales en la historia del hombre, culminado con elcruento atentado al «dulce Cristo en la Tierra», se abre así un velo sobre una realidad, que hace historia y la interpreta en profundidad, según una dimensión espiritual a la que la mentalidad actual, frecuentemente impregnada de racionalismo, es refractaria.[...]

Fátima es sin duda la más profética de las apariciones modernas. La primera y la segunda parte del «secreto» [...] se refieren sobre todo a la aterradora visión del infierno, la devoción al Corazón Inmaculado de María, la segunda guerra mundial y la previsión de los daños ingentes que Rusia, en su defección de la fe cristiana y en la adhesión al totalitarismo comunista, provocaría a la humanidad.