Il 13 maggio del 1917 tre bambini pascolavano un piccolo gregge nella Cova da Iria, frazione di Fatima, comune di Villa Nova de Ourém, oggi Diocesi di Leiria-Fatima. Si chiamavano Lucia de Jesus, di 10 anni e i suoi cugini Francesco e Giacinta Marto, di 9 e 7 anni. Verso mezzogiorno, dopo aver recitato il rosario come facevano abitualmente, si intrattennero a costruire una piccola casa con pietre raccolte sul luogo, dove oggi sorge la Basilica.
All´improvviso videro una grande luce; pensando che si trattasse di un lampo decisero di andarsene, ma sopraggiunse un altro lampo che illuminó il luogo e videro sopra un piccolo elce, dove ora si trova la Cappellina delle Apparizioni, una "Signora più splendente del sole" dalle cui mani pendeva un rosario bianco.
Nell´ultima apparizione, il 13 ottobre, alla presenza di circa 70.000 persone, la Signora disse che era "La Madonna del Rosario" e chiese che venisse costruita in quel luogo una Cappella in suo onore. La costruzione della Basilica fu iniziata nel 1928 e consacrata il 7 ottobre del 1953.
Il quadro dell´Altare maggiore, rappresenta il Messaggio della Madonna ai Veggenti, preparati dall´Angelo del Portogallo attraverso il loro incontro con Cristo nell´Eucaristia.
La Basilica custodisce le tombe di Francesco, Giacinta e di Suor Lucia.

Dopo le apparizioni il Pellegrinaggio al santuario di Fatima è sempre stato incessante, soprattutto tra il dodicesimo e il tredicesimo giorno di ogni mese, la gente si affolla nel grande piazzale dove si svolgono i più importanti riti religiosi, le processioni notturne con fiaccole e candele, le messe e le benedizioni all'aperto dove alcuni fedeli per penitenza attraversano in ginocchio il piazzale e salgono la gradinata di accesso alla basilica.