De acordo com os testemunhos das três crianças videntes de Nossa Senhora, a primeira aparição da Virgem Maria terá ocorrido no dia 13 de maio de 1917 e o fenómeno repetiu-se durante seis meses seguidos, sempre no dia 13 (excetuando-se o mês de agosto, em que ocorreu a dia 19), até 13 de outubro de 1917.
A aparição mariana identificou-se como sendo "a Senhora do Rosário", tendo sido, por esse motivo, feita eclesiasticamente a combinação dos seus dois títulos e o que deu origem a Nossa Senhora do Rosário de Fátima. Segundo os relatos, a mensagem que a Virgem Maria apresentou em Fátima foi, na verdade, um insistente pedido de oração, nomeadamente a oração do Santo Rosário.
O seu principal local de devoção é o próprio Santuário de Fátima, situado na cidade homónima, no concelho de Ourém, em Portugal.
Em 1917, o ano da Revolução Soviética, Lúcia dos Santos e os seus primos Francisco e Jacinta Marto, popularmente chamados de "Os Três Pastorinhos", afirmaram ter presenciado seis aparições de Nossa Senhora no lugar da Cova da Iria, em Fátima, nos dias 13 de maio, 13 de junho, 13 de julho, 13 de setembro e 13 de outubro, tendo, no mês de agosto desse ano, a aparição mariana ocorrido excecionalmente no dia 19 e no lugar dos Valinhos, também da freguesia de Fátima.
Já no ano anterior, em 1916, no lugar dos Valinhos, as três crianças afirmaram ter recebido três aparições de um anjo, o qual se apresentou como sendo o Anjo da Paz, ou Anjo de Portugal. Duas das aparições do anjo ocorreram na Loca do Cabeço nos Valinhos, e outra decorreu junto do Poço do Arneiro, na Casa de Lúcia, em Aljustrel.
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 do lugar onde apascentavam as ovelhas, 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".
